
- •Лабораторные работы по механике
- •Предисловие
- •Введение Место физики среди естественных наук и роль измерений в физике
- •Порядок работы в лаборатории
- •Виды физических измерений
- •Единицы измерения
- •I. Элементы теории погрешностей Ошибки измерения (погрешности) и причины их возникновения
- •Определение величины ошибки при прямых измерениях
- •Коэффициенты Стьюдента
- •Относительная ошибка
- •Пример записи результатов прямых измерений
- •Функция нескольких переменных (ошибки косвенных измерений)
- •Способы уменьшения ошибки измерения
- •Некоторые правила приближенных вычислений
- •Графическое представление результатов
- •II. Простейшие физические измерения Линейный нониус и штангенциркуль
- •Микрометрический винт и микрометр
- •Угловой нониус и оптический угломер
- •Технические весы
- •Аналитические весы
- •Электрические весы
- •Торсионные весы
- •Общие правила работы с весами
- •Лабораторная работа № 1 Проверка градуировки шкалы весов и определение их чувствительности
- •Краткая теория работы
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 определение массы капли воды
- •Краткая теория работы
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Измерение линейных и угловых размеров твердого тела
- •Форма отчета по лабораторной работе № 3
- •I. Измерения штангенциркулем
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 Определение объема и плотности твердого тела
- •Краткая теория работы
- •Ход работы
- •Форма отчета по лабораторной работе № 4
- •II. Определение плотности твердого тела неправильной формы Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок взвешивания
- •Задание
- •Лабораторная работа № 7 изучение динамики поступательного и вращательного движения на установке
- •Теоретические основы работы
- •Определение ускорения поступательного движения груза на машине Атвуда
- •Определение момента сил трения в подшипнике блока машины Атвуда
- •Определение работы сил трения в машине Атвуда
- •Определение времени запаздывания при срабатывании фрикциона
- •Описание экспериментальной установки
- •Задания на проведение работы
- •Порядок выполнения работы в заданиях
- •Данные установки и таблица результатов измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов сохранения при соударении двух шаров
- •Теоретические основы работы
- •Определение средней силы взаимодействия при ударе шаров равной массы
- •Определение массы одного из шаров при их неупругом соударении
- •Определение среднего момента относительно точки подвеса, создаваемого силой, возникающей при взаимодействии упругих шаров
- •8.3. Схема абсолютно упругого удара 8.4. Область существенного смятия при абсолютно упругом ударе двух шаров
- •Определение средней силы взаимодействия соударяющихся шаров по радиусу площади их смятия в момент соударения
- •Описание экспериментальной установки
- •Задания на проведение работы
- •Порядок выполнения работы в заданииях
- •Данные установки и таблица результатов измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа № 9 изучение динамики вращательного движения на крестообразном маятнике (маятник обербека)
- •Теоретические основы работы
- •Определение момента инерции грузов, находящихся на стержнях маятника Обербека
- •Определение момента инерции маятника Обербека с учетом сил трения в подшипнике маятника
- •Определение момента сил трения в подшипнике маятника Обербека
- •Определение отношения моментов сил, действующих на маятник Обербека при его движении, для случаев, когда нить намотана на шкивы радиусами r1 и r2
- •Проверка формулы для периода колебаний физического маятника на установке “Маятник Обербека”
- •Описание экспериментальной установки
- •Задания на проведение работы
- •Порядок выполнения работы в заданиях
- •Данные установки и таблица результатов измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа № 10 изучение плоского движения твердого тела с помощью маятника максвелла
- •Теоретические основы работы
- •Определение момента инерции маятника Максвелла
- •Отметим, что если нить не проскальзывает во время движения, то
- •Здесь Iв- момент инерции вала; Iд- момент инерции диска; Iк - момент инерции кольца. Проводя расчеты с использованием формулы для определения момента инерции
- •Определение моментов инерции элементов маятника Максвелла с использованием закона сохранения механической энергии
- •Определение средней силы натяжения нитей в момент «рывка» при движении маяника Максвелла
- •Описание экспериментальной установки
- •Задания на проведение работы
- •Порядок выполнения работы в заданиях
- •Данные установки и таблицы результатов измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа № 11 изучение крутильных колебаний на унифилярном подвесе
- •Теоретические основы работы
- •Определение момента инерции параллелепипеда методом крутильных колебаний
- •Изучение зависимости периода колебаний крутильного маятника от начального угла отклонения
- •Описание экспериментальной установки
- •Задания на проведение работы
- •Порядок проведения работы в заданиях
- •Данные установки и таблицы результатов измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная № 12 Изучение колебаний физического и математического маятников
- •Теоретические основы работы
- •Определение ускорения силы тяжести с помощью оборотного маятника
- •Определение положения центра тяжести физического маятника
- •Экспериментальное определение момента инерции тела сложной формы методом малых колебаний
- •Проверка теоремы Гюйгенса-Штейнера методом малых колебаний
- •Описание экспериментальной установки
- •Задание на проведение работы
- •Порядок выполнения работы в задании
- •Данные установки и таблицы результатов измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа № 13 определение коэффициента внутреннего трения жидкости по методу стокса
- •Теоретические основы работы
- •Описание установки. Вывод расчетных формул
- •Порядок выполнения работы
- •Данные установки и таблица результатов измерения
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа №14 сухое трение. Определение коэффициента трения скольжения
- •Краткие теоретические сведения
- •Динамический метод определения коэффициента трения скольжения
- •Энергетический метод определения коэффициента трения скольжения
- •Ход работы и обработка результатов измерения
- •Контрольные вопросы
- •Упражнение 1 Определение коэффициента трения скольжения
- •Описание установки
- •Измерения
- •Упражнение 2 Определение коэффициента трения качения
- •Принцип работы прибора. Подготовка к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 Определение ускорения силы тяжести при свободном падении тела
- •Природа сил. Классификация взаимодействий
- •Электромагнитные взаимодействия
- •Консервативные и неконсервативные силы
- •Теория метода и описание установки
- •Измерения и обработка результатов измерения
- •Фундаментальные взаимодействия Понятие силы
- •Контрольные вопросы
- •2 Способ.
- •Измерение и обработка результатов измерения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 18 изучение затузающих колебаний
- •Порядок выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование свойств гироскопа
- •Перечень механических подузлов гироскопа грм-10 /рис.19.1/
- •Подготовка гироскопа к работе. Определение угла прецессии и расчет скорости прецессии гироскопа.
- •1. Проверить заземление прибора.
- •Исследование зависимости прецессии гироскопа от перемещения грузика
- •Приложение
- •Основные физические константы
- •Коэффициент внутреннего трения некоторых жидкостей
- •Литература
- •Содержание
Приложение
Приложения
Плотность воды при различных температурах
T,C |
Плотность, г/см |
10 |
0.99973 |
11 |
0.99963 |
12 |
0.99952 |
13 |
0.99940 |
14 |
0.99927 |
15 |
0.99913 |
16 |
0.99897 |
17 |
0.99880 |
18 |
0.99862 |
19 |
0.99840 |
20 |
0.99823 |
21 |
0.99802 |
22 |
0.99780 |
23 |
0.99757 |
24 |
0.99732 |
25 |
0.99707 |
26 |
0.99681 |
27 |
0.99654 |
28 |
0.99626 |
29 |
0.99597 |
30 |
0.995667 |
Формулы определения погрешностей
Виды связи |
Погрешности
| |
|
средняя абсолютная |
Относительная |
|
A+B+... |
(A+B+...) A+B+... |
N=A-B |
A+B |
(A+B)/(A+B) |
N=AB |
AB+BA |
A/A+B/B |
N=ABC |
BCA+ACB+ABC |
A/A+B/B+C/C |
N=An |
nAn-1A |
nA/A |
N=A-1/n |
1/nA1/n-1A |
1/n(A/A) |
N=A/B |
(BA+AB)/B |
A/A+B/B |
N=sinA |
cosA A |
ctgA A |
N=cosA |
sinA A |
tgA A |
N=tgA |
A/(cosA) |
2A/sin2A |
N=ctgA |
A/(sin2A) |
2A/(sin2A) |
Основные физические константы
Наименование |
Значение в СИ |
Постоянная Больцмана Число Авогадро Газовая постоянная Объем 1 моля газа при нормальных условиях Ускорение силы тяжести на широте Москвы (на уровне моря) |
K=1,380662 10-23 Дж/К N=6,02200943 1023 1/моль R-8,31441 Жд/(моль К) V=22,41383 10-3 м3/моль G=9,81523 м/с2 |
Плотность некоторых твердых веществ при 200 С |
|
Плотность некоторых жидких веществ при 200 С | ||
|
|
| ||
Вещество |
10-3, кг/м3 |
|
Вещество |
10-3, кг/м3 |
Олово Столь Свинец Медь |
7,3 7,8 10,3 8,93 |
|
Вода Глицерин Касторовое масло Этиловый спирт |
1,00 1,26 0,96 0,789 |
Коэффициент внутреннего трения некоторых жидкостей
t0 C |
103, Па с | ||
Вода |
Глицерин |
Касторовое масло | |
15 20 25 30 |
1,140 1,004 0,894 0,801 |
2250 1480 952 600 |
1514 950 621 451 |
Литература
1. Александров Н. В., Якшин А. Я. Об измерении физических величин. М.: Учпедгиз, 1963.
2. Евграфова Н. Н., Коган В. Л. Руководство к лабораторным работам по физике. М.: Высшая школа, 1970.
3. Майсова Н. Н. Практикум по курсу общей физики. М.: Высшая школа, 1970.
4. Сквайрс Дж. Практическая физика. М.:Мир, 1971.
5. Савельев И.В. Общий курс физики. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1986. –Т.1.- 432 с.
6. Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1989. - Т.1.-576 с.
7. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика. Теория упругости. – М.: Наука, 1987. - Т.7. -246с.
8. Стрелков С.П. Механика. – М.: Наука, 1971.
9. Хайкин С.Э. Физические основы механики. – М.: Наука, 1975.
10. Киттель И., Найт У., Рудерман М. Механика. – М.: Наука, 1975.
11. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика. – М.: Наука, 1969.
12. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. – М.:Наука, 1972.-Т.1.
13. Лабораторный практикум по общей физике / Под ред. Е.М.Гершензона и И.Н.Малова – М.: Просвещение. 1985. –351с.
14. Методы физических измерений / Под ред. Р.И.Солоухина – Новосибирск: Наука, 1975. –285с.
15. Руководство к лабораторным занятиям по физике / Под ред. Л.Л.Гольдина – М.:Наука, 1973.
16. Физический практикум / Под ред. В.И.Ивероновой – М.:Наука, 1968.