- •И н с т р у к ц и я по технике безопасности при выполнении лабораторных работ
- •Погрешности результатов измерений
- •Лабораторная работа № 1 изучение законов кинематики и динамики поступательного движения
- •Краткая теория.
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы и задания
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 изучение соударенИй шаров
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 изучение вращательного движения твердого тела
- •Краткая теория.
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 исследование упругой деформации и определение модуля юнга при растяжении
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение колебаний физического и математического маятников
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 определение скорости звука в воздухе и собственных частот воздушного столба
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10 изучение сложения колебаний
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11. Определение момента инерции шаров малого радиуса
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение 1
- •Приложение2
Контрольные вопросы
Выведите основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела.
Как определяется момент инерции твердого тела относительно произвольной оси?
Дайте определения момента инерции материальной точки и твердого тела.
Запишите уравнение движения испытуемого тела с учетом сил трения.
Выведите расчетную формулу для определения момента инерции испытуемого тела.
Объясните зависимость момента инерции маховика от расположения грузов на стержнях.
Почему при выполнении эксперимента грузы на стержнях должны располагаться симметрично относительно оси вращения?
Какова точность измерения диаметра блока штангенциркулем?
Влияет ли масса подвешенного груза на момент инерции маховика? Как она влияет на вращающий момент и угловое ускорение?
Лабораторная работа № 5 исследование упругой деформации и определение модуля юнга при растяжении
Цель работы:опытным путем выяснить зависимость упругой силы от величины абсолютной деформации и определить модуль Юнга.
Приборы и принадлежности:экспериментальная установка, индикатор часового типа, микрометр, набор грузов, масштабная линейка.
Краткая теория
Деформацией тела называется изменение его формы и размеров, обычно сопровождающееся и изменением объема тела. В некоторых случаях, например при деформации сдвига, изменение объема тела может и не наблюдаться. Деформации тела вызываются изменением температуры или воздействием на него внешних сил. В общих чертах, при деформации происходит смещение частиц, находящихся в узлах кристаллической решетки твердых тел, из первоначальных положений равновесия в новые. В результате в твердом теле возникают внутренние упругие силы. Если после прекращения действия сил деформация исчезает, то ее называют упругой. Неупругие деформации твердого тела сопровождаются необратимой перестройкой кристаллической решетки тела. В этом случае наблюдается остаточная или пластическая деформация тела.
Упругие деформации имеют место тогда, когда внешние силы, вызывающие деформацию, не превосходят некоторого предела, называемого пределом упругости.
При установившейся упругой деформации результирующая внутренняя упругая сила, возникающая в теле, в любом сечении тела уравновешивает внешние силы, действующие на тело. Поэтому при упругой деформации величина внутренних упругих сил может быть определена по величине внешних сил, приложенных к телу. Величину внутренних упругих сил характеризуют напряжением , численно равным отношению результирующей упругой силы к площади поперечного сечения тела S:
(1)
Когда сила F направлена по нормали к поверхности S, напряжения называют нормальными. Если же сила направлена по касательной к этой поверхности, то напряжения называют касательными, или тангенциальными.
Мерой деформации является относительная деформация , равная отношению абсолютной деформациик первоначальному значению величины x, характеризующей размеры или объем тела:
(2)
Английский физик Р. Гук в 1675 г. опытным путем установил, что напряжения, возникающие в упруго деформированном теле, прямо пропорционально величине относительной деформации:
(3)
где Е – коэффициент пропорциональности для деформации сжатия и растяжения, называемый модулем Юнга. Соотношение (3) выражает закон Гука для любого вида упругих деформаций.
Упругая деформация продольного растяжения, например проволоки, проявляется в изменении ее длины при изменении действующего на нее продольного натяжения. Для этого к проволоке должна быть приложена растягивающая сила, действие которой равномерно распределено по всему сечению. Относительную деформацию в этом случае называют относительным удлинением.
При этом закон Гука примет вид:
. (4)
Из соотношений (1) и (4) следует:
. (5)
Модуль Юнга является постоянной величиной для данного вещества, поэтому его значение зависит только от материала, из которого изготовлено деформируемое тело.