1.2. Порядок выполнения работы

1. Установить груз 10 на выбранном расстоянии от оси рычага9 (модель грунта № 1). Значение записать в таблицу результатов измерений (табл. 1.1).

2. Освободив винт 13, поднять и закрепить зажим 3 на рекомендованной высоте.

3. Поднять груз и закрепить с помощью затвора в зажиме 3.

4. Определить значение координаты нижнего основания груза по линейке 5.

5. Слегка приподняв конец рычага 9 выдвинуть сваю на рекомендованную высоту.

6. Придерживая груз 4 рукой, груз освободить от зажима 3 и поставить на сваю.

7. Определить значение координаты нижнего основания груза по линейке.

8. Поднять груз 4 и закрепить в затворе 2.

9. Освободить груз 4 из затвора 2.

10. После падения груза и удара его о сваю определить координату нижней грани груза y₃ по линейке.

6

11. Повторить измерение при тех же значениях ,, (п.п. 3 … 10) еще 2 раза.

12. Повторить измерение при двух других значениях ,, (модели № 2 и № 3).

Таблица 1.1

Номер модели грунта	, м	, м	, м	, м		, м	, м	, Н
1				1
				2
				3
				Среднее значение
2				1
				2
				3
				Среднее значение
3				1
				2
				3
				Среднее значение

1.3. Задания

(для одной из моделей грунта результаты вычислений внести в таблицу 1.2)

1. Вычислить среднее значение координаты нижней грани груза в конце погружения в «грунт» сваи совместно с грузом:

.

2. Выразить через координаты и высоту падения груза и вычислить.

3. Выразить через координаты и и вычислить глубину погружения сваи .

4. Принимая падение груза свободным, выразить через и вычислить:

а) время падения , используя формулу пути при равноускоренном движении;

б) скорость груза в конце падения , используя формулу скорости при равноускоренном движении;

5. Используя формулу определения импульса тела:

а) выразить через ии вычислить импульс груза в конце падения на сваю.

б) определить импульс сваи до удара груза .

7

6. а) Принимая удар груза о сваю абсолютно неупругим, т.е. принимая скорости движения груза и сваи в конце удара (в начале погружения сваи) одинаковыми и равными ,

б) пренебрегая движением груза со сваей и действием силы тяжести груза во время удара,

в) учитывая, что время взаимодействия груза и сваи во время удара одинаково,

г) используя формулы 3-го закона Ньютона и 2-го закона Ньютона, выраженного через импульсы груза и сваи и импульс силы, получить выражение скорости совместного движения груза и сваи в начале погружения через ,,:

(1.1)

7. Вычислить скорость совместного движения груза со сваей в начале погружения .

8. Выразить через ,,и вычислить:

а) импульс груза после удара ;

б) импульс сваи после удара ;

в) изменение импульса груза при ударе ;

г) изменение импульса сваи при ударе ;

д) импульс силы удара .

9. Используя формулу, выражающую связь скорости движения с пройденным путем и ускорением, получить выражение ускорения совместного движения груза и сваи через ,,,:

.

10. Вычислить ускорение при погружении сваи с грузом в «грунт».

11. Используя формулу скорости при равноускоренном движении, определить время погружения сваи с грузом в «грунт» .

12. Применяя 2-й закон Ньютона для совместного движения груза и сваи, получить выражение силы сопротивления (силы трения скольжения между сваей и разрезной втулкой) через,,,:

. (1.2)

13. Вычислить силу сопротивления .

14. Принимая коэффициент трения сваи об втулку равным 0,2 и используя формулу силы трения, определить силу , с которой разрезная втулка прижимает сваю.

15. По формуле силы тяжести определить силу тяжести груза10 (масса груза = 0,5 кг).

16. Определить плечо силы тяжести груза , используя величину- расстояния от оси вращения рычага9 до груза 10 (толщина груза = 1,5 см);

17. Определить плечо силы сопротивления, используя условие равновесия рычага9.

18. Используя определение импульса системы тел, выразить через ,,и вычислить импульс системы, состоящей из груза и сваи:

8

а) в начале удара груза о сваю ;

б) в конце удара груза о сваю .

19. Принимая удар груза о сваю за абсолютно неупругий, и применяя закон сохранения импульса, получить для скорости совместного движения груза и сваи выражение (1.1).

20. Принять за нулевой уровень отсчета потенциальной энергии высоту .

21. Используя определение механической энергии системы тел и формулы потенциальной и кинетической энергии, выразить через высоту падения груза на сваю, массу груза, массу сваии глубину погружения сваи и вычислить механическую энергию системы, состоящей из груза и сваи:

а) в начале падения груза ;

б) в конце падения – в начале удара груза о сваю , пренебрегая потерей механической энергии на преодоление сопротивления воздуха; убедиться в справедливости закона сохранения механической энергии.

Таблица 1.2

Номер задания	1						1	2	3	4а	4б	5а
Величина	2
Наименование единицы измерения	3
Численное значение	4

Таблица 1.2 (продолжение)

1	5б	7	8а	8б	8в	8г	8д	10	11	13	14	15
2
3
4

Таблица 1.2 (окончание)

1	16	17	18а	18б	21а	21б	23	24а	24б	25	26	27	30
2
3
4

9

22. Используя определение, получить выражение механической энергии системы в конце удара (в начале погружения сваи в грунт) через ,, , :

23. Вычислить энергию .

24. Выразить через ,,, и вычислить:

а) потерю механической энергии системы при ударе груза о сваю = - ;

б) долю потерянной механической энергии системы при ударе груза о сваю (эффективность работы копра), учитывая

25. Определить механическую энергию системы в конце погружения сваи .

26. Выразить через , , , и вычислить изменение (потерю) механической энергии системы при погружении сваи .

27. Используя формулу, выражающую работу неконсервативных сил через изменение механической энергии системы, выразить работунеконсервативной силы трения скольжения сваи – силы сопротивления грунта через и определить.

28. Используя выражение работы , через выразить через,,,.

29. Используя формулу определения работы силы, выразить работучерез силу сопротивления и глубину погружения .

30. Приравняв полученные в заданиях 28 и 29 выражения работы силы сопротивления вывести формулу силы сопротивления (1.2).

31. Принимая за полезную работу модели копра, а за затраченную работу первоначальную энергию , выразить через ии вычислить к.п.д. модели копра (долю механической энергии/ , которая идет на забивание сваи), учитывая

Студент ____________________________________________________

(институт, курс, группа, фамилия, и.о.)

лабораторную работу выполнил ________________________________

(подпись преподавателя)

задания к лабораторной работе выполнил ________________________

(подпись преподавателя)

10