МЭИ(ТУ) Физика

ра и отстоит от неё на расстоянии d (d > r) (см. рис. 2.1). Найти момент инерции тела относительно оси цилиндра (проходящей через точку O).

2.5.1.Имеются два цилиндра одинакового размера – один сплошной, деревянный, другой полый, металлический. Оба цилиндра скатываются с одной и той же наклонной плоскости без проскальзывания за одно и то же время. Радиус цилиндров R. Найти радиус полости металлического цилиндра и отношение плотностей материалов, из которых изготовлены цилиндры.

Лабораторная работа № 3

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ ПРИ СОУДАРЕНИИ ШАРОВ

3.1.1.Сформулировать II закон Ньютона.

3.1.2.Сформулировать закон сохранения импульса системы тел.

3.1.3.Сформулировать закон сохранения механической энергии.

3.1.4.Дать определение потенциальных (консервативных) и непотенциальных (неконсервативных или диссипативных) сил.

3.1.5.Какой удар называется упругим, неупругим?

3.1.6.Какие законы сохранения применяются при упругом ударе?

3.1.7.Какие законы сохранения применяются при неупругом ударе?

3.2.1.Почему можно применить закон сохранения импульса к соударению шаров?

3.2.2.Является ли рассматриваемая система консервативной?

3.2.3.Записать II закон Ньютона в общей форме для шара при ударе о стенку или при соударении с другим шаром.

3.2.4.Какой удар происходит: упругий или неупругий?

3.2.5.Вывести формулы (4) и (5) описания работы.

3.2.6.Вывести формулу (10) описания работы.

3.3.1.Зачем в данной работе проводится 10 измерений?

3.3.2.Как рассчитывается погрешность времени соударения τ?

3.3.3.Почему используется электронный миллисекундомер?

3.3.4.Вывести формулу для погрешности средней силы соударения шаров.

3.4.1.Два упругих шара массами m1 и m2, движущиеся со скоростями v1 и v2, испытывают соударение. Найти скорости шаров u1 и u2 после удара.

3.4.2.Два шара массами m1 и m2, движущиеся со скоростями v1 и v2, испытывают абсолютно неупругое соударение. Найти скорость шаров u после удара и долю механической энергии системы, перешедшей во внутреннюю энергию после удара.

3.4.3.Пользуясь данными эксперимента, найти силу натяжения нити, на которой подвешен движущийся шар, в момент удара.

3.4.4.Шар массой m свободно падает без начальной скорости с высоты h и упруго ударяется о тяжёлую плиту. Время соударения τ. Найти среднюю силу, с которой шар действует на плиту во время удара.

Лабораторная работа № 4

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА

4.1.1.Сформулировать II закон Ньютона.

4.1.2.Сформулировать закон сохранения импульса системы тел.

4.1.3.Сформулировать закон сохранения механической энергии.

4.1.4.Дать определение консервативных (потенциальных) и неконсервативных (непотенциальных или диссипативных) сил.

4.2.1.При каком условии можно считать, что в работе выполняется закон сохранения импульса?

4.2.2.Сохраняется ли механическая энергия в процессе взаимодействия пушки и снаряда? Чему она равна в начальный и конечный моменты взаимодействия?

4.2.3.Вывести формулу для расчёта скоростей снаряда и тележки. В каком соотношении они находятся? Почему?

4.2.4.По результатам измерений вычислить энергию сжатой пружины до выстрела.

4.3.1.Как осуществляется взаимодействие снаряда и пушки?

4.3.2.Зачем измеряют путь, пройденный тележкой до остановки? Какова точность его измерения? От чего зависит его величина?

4.3.3.Зачем измеряют дальность полета снаряда? Какова точность этого измерения? От чего зависит смещение снаряда по горизонтали?

4.3.4.Как проверяется закон сохранения импульса в работе?

4.3.5.Вывести формулу для погрешности разности импульсов тележки и шарика.

4.4.1.Из неподвижной пушки массой M произведён выстрел снарядом массой m под углом α к горизонту. Скорость снаряда относительно ствола пушки в момент вылета v. Найти дальность полёта снаряда и дальность отката пушки. Коэффи-

циент трения между пушкой и землёй µ. Сопротивлением воздуха и перемещением пушки за время выстрела пренебречь.

4.4.2.На пружине жёсткостью k подвешен груз массой m. Найти удлинение пружины в положении равновесия.

4.4.3.На пружине жёсткостью k подвешен груз массой m. Груз оттянули вниз на расстояние ∆x и отпустили. Какой характер будет носить движение груза? Найти максимальную скорость груза и максимальную энергию сжатой пружины.

4.4.4.Человек, находящийся в лодке на поверхности пруда, бросает груз в горизонтальном направлении. Лодка начинает плыть и через некоторое время останавливается. Найти работу силы сопротивления воды. Масса лодки с человеком M, масса груза m, скорость груза относительно человека в момент броска v.

4.5.1.Летящий снаряд массой M разорвался в верхней точке траектории на два осколка. Один из осколков массой M/3 упал на землю в точке прямо под местом разрыва снаряда. Где упал второй осколок? Скорость снаряда в момент взрыва v. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Лабораторная работа № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА И ИЗУЧЕНИЕ НЕУПРУГОГО СОУДАРЕНИЯ ГРУЗА И СВАИ НА МОДЕЛИ КОПРА

6.1.1.Сформулировать II закон Ньютона.

6.1.2.Сформулировать закон сохранения импульса системы тел.

6.1.3.Сформулировать закон сохранения механической энергии.

6.1.4.Дать определение консервативных (потенциальных) и неконсервативных (непотенциальных или диссипативных) сил.

6.1.5.Какая система называется замкнутой? Привести примеры систем, которые можно считать замкнутыми.

6.2.1.Почему для расчёта скорости системы груз-свая после их неупругого соударения можно применить закон сохранения импульса? Вывести формулу (4) описания.

6.2.2.Изменяется ли в работе механическая энергия? На каком этапе опыта?

6.2.3.От чего зависит сила сопротивления грунта? Вывести формулу (10) описания работы.

6.2.4.Получить формулу для расстояния, пройденного системой груз-свая после неупругого соударения до остановки. Силу сопротивления грунта, массу и начальную скорость груза и сваи считать известными.

6.2.5.Рассчитать энергию деформации при неупругом соударении груза и сваи по результатам эксперимента.

6.2.6.По результатам измерений рассчитать величину внутренних сил, описывающих взаимодействие груза и сваи в момент удара груза о сваю.

6.3.1.Как измеряется расстояние, пройденное сваей и грузом до остановки? Зачем делается серия опытов? Какова погрешность измерения этого расстояния? От чего она зависит?

6.3.2.Чем на модели копра определяется "сила сопротивления грунта"?

6.3.3.Вывести формулу для расчета погрешности силы сопротивления грунта.

6.4.1.Тело совершает свободное падение с высоты H без начальной скорости. На какой высоте кинетическая энергия тела будет равна потенциальной?

6.4.2.Шар падает с высоты H1 на неупругую плиту и отскакивает от неё на высоту H2. Найти долю механической энергии системы, перешедшей во внутреннюю при ударе.

6.4.3.Пуля массой m, летящая горизонтально со скоростью v, ударяется о деревянную доску толщиной d и пробивает её, вылетая со скоростью u. Какой минимальной толщины должна быть доска, чтобы пуля в ней застряла?

6.4.4.Пуля массой m, летящая горизонтально со скоростью v, ударяется в висящий на нити длиной l шар массой M и застревает в нём. На какую высоту поднимется шар после соударения?

Лабораторная работа № 7

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА

7.1.1.Записать основное уравнение динамики вращательного движения абсолютно твёрдого тела.

7.1.2.Дать определение момента инерции тела относительно оси. Физический смысл этой величины.

7.1.3.Дать определение момента силы относительно оси.

7.1.4.Дать определения кинематических величин, описывающих вращательное движение твёрдого тела. Выразить их связь с величинами, характеризующими движение материальной точки.

7.1.5.Что такое равновесие? Какие виды равновесия вам известны?

7.2.1.Обозначить на рисунке внутренние и внешние для рассматриваемой системы тел силы. Какие из них влияют на угловую скорость вращения маятника? Как направлены векторы моментов этих сил относительно оси вращения маятника?

7.2.2.Какая сила создает вращающий момент? Найти модуль и направление вектора

M.

7.2.3.Записать основное уравнение динамики вращательного движения применительно к маятнику.

7.2.4.Вывести формулу для расчёта момента инерции маятника в данной работе.

7.2.5.Почему в опытах с различными шкивами время движения груза разное?

7.3.1.Что такое маятник Обербека?

7.3.2.Зачем в работе измеряется время движения груза до удара о пол? Какова точность этих измерений?

7.3.3.Как в работе можно изменить вращающий момент?

7.3.4.Как в работе изменяется момент инерции системы? Когда он максимален?

7.3.5.Как найти положение грузов, соответствующее безразличному равновесию маятника Обербека, и зачем его нужно находить? Изменятся ли результаты измерений, если это положение грузов не будет установлено?

7.3.6.Вывести формулу для расчёта погрешности момента инерции маятника.

7.4.1.Найти отношение угловых ускорений маятника Обербека при различных положениях грузов на спицах (на концах и в середине).

7.4.2.Записать основное уравнение динамики вращательного движения маятника с учётом трения на оси. Считая момент силы трения постоянным, а момент инерции маятника известным, найти зависимость высоты и скорости груза от времени.

7.4.3.Маятник Обербека, момент инерции I, приводится во вращение грузом массы m, который начинает своё движение с высоты H над полом. Используя закон изменения механической энергии, найти угловую скорость маятника и скорость груза в момент касания грузом пола. Трение не учитывать.

7.4.4.Сколько оборотов сделает маятник до касания грузом пола в условиях предыдущей задачи. Радиус шкива, на который намотана нить, равен R.

7.5.1.Объяснить опыт со скамьёй Жуковского. Как меняется момент инерции системы в процессе эксперимента?

Лабораторная работа № 8

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПЛОСКОГО ДВИЖЕНИЯ МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА

8.1.1.Что такое плоское движение?

8.1.2.Что такое момент инерции тела относительно оси?

8.1.3.Что такое центр масс тела?

8.1.4.Чему равна кинетическая энергия твердого тела при плоском движении? Сформулировать теорему Кёнига.

8.1.5.Сформулировать закон сохранения механической энергии.

8.1.6.Записать основное уравнение динамики вращательного движения.

8.2.1.Записать основное уравнение динамики вращательного движения для маятника Максвелла относительно оси симметрии (через центр масс).

8.2.2.Можно ли применить закон сохранения механической энергии при рассмотрении плоского движения маятника Максвелла?

8.2.3.Найти скорость центра масс маятника в нижнем положении, если маятник движется с некоторой высоты h (из состояния покоя).

8.2.4.Как теоретически рассчитать момент инерции маятника Максвелла?

8.2.5.Вывести формулу для расчёта момента инерции маятника по данным эксперимента.

8.3.1.Как устроен маятник Максвелла?

8.3.2.Как измеряется время движения маятника и с какой точностью?

8.3.3.Как найти положение центра масс твёрдого тела?

8.3.4.Вывести формулу для расчёта погрешности Iэ и Iт.

8.3.5. Что означает неравенство I э − I т ≤ ∆I э2 + ∆I т2 ?

8.4.1.Как найти полную скорость произвольной точки твердого тела при его плоском движении?

8.4.2.Найти силу натяжения нити в момент, когда маятник изменяет направление своего поступательного движения (в момент удара в нижней точке).