
- •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 и задания
Перечислите основные кинематические характеристики поступательного движения тела и дайте их определение.
Раскройте физический смысл понятия массы.
Дайте понятие силы в механике. Каковы способы ее проявления?
Поясните понятие системы отсчета. В каких системах отсчета справедливы законы Ньютона?
Сформулируйте и запишите законы динамики в общей форме.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ
С ПОМОЩЬЮ ОБОРОТНОГО МАЯТНИКА
Цель
работы:изучить методы определения
ускорения силы тяжести и экспериментально
определить ускорение силы тяжести с
помощью оборотного маятника.
Приборы и принадлежности:оборотный маятник, секундомер, линейка, настольная призма.
Краткая теория
Тяжелое тело, свободно колеблющееся вокруг оси, не проходящей через центр тяжести, называется физическим маятником.
Рассмотрим колебания абсолютно твердого тела в вертикальной плоскости относительно горизонтальной неподвижной оси. Так как
ось вращения не проходит через центр тяжести, то момент силы тяжести относительно этой оси в отклоненном от равновесия состоянии, отличен от нуля. Если центр тяжести лежит в точке А на расстоянии lот оси вращения, то момент силы тяжести относительно оси:
(1)
где
– угол, на который отклонена линия ОА
от вертикали.
Момент силы направлен так, что тело движется к положению равновесия, в котором момент М становится равным нулю. Напишем уравнение моментов, полагая, что трение отсутствует:
или
, (2)
где J– момент инерции маятника относительно оси качания.
Ограничиваясь случаем малых отклонений
,
находим:
. (3)
Обозначив
через
(– круговая частота),
мы приведем уравнение к виду:
. (4)
Как нетрудно убедиться простой подстановкой, решением уравнения (4) является функция:
. (5)
Решением уравнения (4) является также функция
. (6)
Колебания, происходящие со временем по закону синуса или косинуса, называются гармоническими.
Так как
,
то наибольшее смещение маятника от
положения равновесия, называемое
амплитудой колебаний
.
Величинуt+
называют фазой колебаний с круговой
частотой
и периодом
.
Период колебаний физического маятника тем больше, чем больше его момент инерции и чем меньше расстояние от оси качания до его центра тяжести.
Сравнивая выражение для периода
физического маятника с выражением для
периода математического маятника
,
можно видеть, что физический маятник
колеблется с тем же периодом, что и
математический, имеющий длину
.
Длина математического маятника, имеющего
тот же период колебания, что и физический,
называется приведенной длиной данного
физического маятника.
Так как период колебаний физического маятника зависит от ускорения силы тяжести, то с его помощью можно определить величину g. Ньютон, впервые наблюдая качания маятников, изготовленных из различных материалов, установил, что ускорение силы тяжести в данной точки земной поверхности для всех тел одно и то же.
Ускорение силы тяжести определяется особым оборотным маятником, в котором точка подвеса и центр качания обладают следующим свойством: при переносе точки подвеса физического маятника в центр качания прежняя точка подвеса становится новым центром качания.