- •Филимонова л.В., Боброва т.М.
- •Основные теоретические сведения
- •Краткая теория вопроса и метода.
- •Краткая теория вопроса.
- •Описание метода гидростатического взвешивания.
- •Краткая теория вопроса.
- •Описание метода Стокса.
- •Краткая теория вопроса и метода измерения.
- •Краткая характеристика методов.
- •Описание экспериментальной установки.
- •Краткая теория волн.
- •Скорость звука как волны.
- •Описание метода.
- •Часть 2
- •Краткое знакомство и машиной Атвуда.
- •Вопросы к отчету.
- •Краткая теория вопроса.
- •Описание метода и установки
- •Вопросы к отчету.
- •Краткая теория вопроса.
- •Описание прибора и метода
- •Вопросы к отчету.
- •Описание прибора и теория метода.
- •Вопросы к отчету:
- •Краткая теория вопроса.
- •Описание установки
- •Краткая теория вопроса.
- •Описание установки и метода
- •Вопросы к отчету.
- •Алгоритм обработки результатов многократных измерений.
- •Обобщенный план экспериментальной деятельности студента:
- •Содержание:
- •399770 Г.Елец, ул. Комунаров, 28.
Вопросы к отчету.
Перечислить и дать определение всем кинематическим характеристикам движения материальной точки (путь, перемещение, скорость, мгновенная скорость, ускорение, линейное и угловое и т.д.).
Какие уравнения служат для описания движения?
Что называется динамическим уравнением движения?
Как можно определить момент инерции блока, пользуясь измерениями, в данной работе?
Относительно какой системы отсчета рассматривается движение грузов?
Сформулируйте законы Ньютона.
Выведите формулу (6) и покажите, как она подтверждает второй закон Ньютона.
Подсчитайте силу натяжения нити при равноускоренном и при равномерном движении грузов.
Выведите формулу для ускорения, учитывая силу трения.
Лабораторная работа № 2.2.
Изучение вращательного движения на крестообразном
маятнике Обербека.
Цель работы: изучить законы вращательного движения твердого тела и познакомиться с методом их экспериментальной проверки; определить моменты инерции крестовины и груза.
Приборы и принадлежности: крестообразный маятник (прибор Обербека), два груза разной массы (200 г и 300 г), штангенциркуль, секундомер, масштабная линейка, технические весы с разновесом.
Краткая теория вопроса.
Опр.1 Вращательное движение – движение, при котором все точки тела движутся по (коаксиальным) окружностям, центы которых лежат на одной и той же прямой, называемой осью вращения.
Для характеристики вращательного движения тела используются параметры, одинаковые для всех точек тела:
Угловое перемещение (угол поворота) – это угол между радиусами, проведенными из центра окружности, описываемой движущейся точкой, в начальный и конечный моменты времени его движения. Измеряется в радианах.
Угловая скорость – величина, показывающая изменение угла поворота за единицу времени. Измеряется в радианах в секунду. Направление угловой скорости определяется по правилу правого винта.
Угловое ускорение – величина, показывающая изменение угловой скорости за единицу времени. Измеряется в радианах на секунду в квадрате.
При описании вращательного движения важнейшими динамическими характеристиками являются момент силы и момент импульса . Момент силы характеризует в динамике ее способность вызывать вращение тел и изменять угловую скорость. Различают момент силы относительно центра (точки) и относительно оси.
Опр.2 Моментом силы относительно центра «О»называется векторная величина , где — радиус-вектор точки приложения силы, проведенный из центра.
Вектор направлен перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторыи.
Когда речь идет о моменте силы относительно оси, то в качестве точки О берется проекция точки приложения силы на эту ось!!! Направление вектора момента силы относительно оси определяется правилом буравчика.
Момент импульса во вращательном движении играет ту же роль, что и импульс в поступательном движении.
Аналогично, различают момент импульса относительно оси и относительно центра (точки). Момент импульса относительно центра «О» равен .
Опр.3 Скалярная величина, равная произведению массы материальной точки на квадрат ее расстояния от оси вращения, называетсямоментом инерции материальной точки относительно оси вращения:
I=mR2 (1).
Момент инерции тела (понимаемого как система материальных точек или частиц) относительно какой-либо оси равен сумме моментов инерции всех материальных точек тела относительно этой оси: .
Момент инерции тела (понимаемого как сплошная среда) с плотностью вычисляется интегрированием по его объему:, гдеdV- элемент объема.
Момент инерции тела относительно какой-либо оси является физической величиной, характеризующей инертность тела по отношению к вращению вокруг этой оси.
Основной закон динамики вращательного движения твердого тела вытекает из уравнения моментов и имеет вид:
(2), причем .
Здесь - суммарный момент (относительно оси вращения) всех внешних сил, действующих на тело; I - момент инерции тела относительно оси вращения.
Если во время движения I=const, то уравнение (1) примет вид:
(2’)
Основной закон динамики вращательного движения устанавливает связь между угловым ускорением вращающегося тела, моментом приложенных к нему сил и его моментом инерции. Формулируется закон таким образом: угловое ускорение вращающегося тела пропорционально суммарному моменту всех сил, приложенных к нему, и обратно пропорционально моменту инерции этого тела.
Основной закон динамики вращательного движения – это второй закон Ньютона, записанный с использованием величин, характеризующих этот вид механического движения. Его значение – возможность записи уравнений движения любого вращающегося тела.