МЭИ(ТУ) Физика
.pdf8.4.3.Колесо, масса которого m, радиус R, а момент инерции относительно оси симметрии I, скатывается без начальной скорости по наклонной плоскости с высоты H. Найти скорость центра колеса в конце плоскости.
8.4.4.На однородный цилиндр радиуса R намотали нить, закрепили конец нити на потолке и отпустили цилиндр. Найти зависимость скорости оси цилиндра от времени.
Лабораторная работа № 9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАХОВИКА
9.1.1.Записать основное уравнение динамики вращательного движения.
9.1.2.Дать определение момента инерции тела относительно оси. Физический смысл этой величины.
9.1.3.Дать определение момента силы относительно оси.
9.1.4.Сформулировать условия сохранения механической энергии. Привести примеры консервативных систем.
9.1.5.Сформулировать закон изменения полной механической энергии.
9.2.1.Записать основное уравнение динамики вращательного движения применительно к маховику. Показать направления векторов моментов сил.
9.2.2.Сохраняется ли механическая энергия системы маховик-груз?
9.2.3.Записать закон изменения механической энергии для системы маховик-груз при движении груза до падения на пол и для вращения маховика до полной его остановки.
9.2.4.Вывести выражение для угловой скорости маховика в момент падения гири на пол.
9.2.5.Вывести формулу для расчёта момента инерции маховика по результатам эксперимента.
9.3.1.Каков характер движения груза и маховика на различных этапах опыта?
9.3.2.Как и для чего измеряется время движения груза в работе? Какова погрешность этого измерения?
9.3.3.Как в работе учитывается работа силы трения? Какие величины измеряются для этого экспериментально?
9.3.4.Как в работе определяется число оборотов n2? Для чего измеряется n2? Какова приборная погрешность измерения?
9.3.5.Как измеряется в работе момент инерции?
9.3.6.Вывести формулу для расчёта погрешности момента инерции.
9.4.1.Маховик радиуса R вращается с угловой скоростью ω. Найти линейную скорость и ускорение точек на ободе маховика.
9.4.2.На маховик, момент инерции которого относительно неподвижной оси равен I, намотана невесомая нерастяжимая нить. К нити привязан груз массой m. В некоторый момент времени груз отпустили и он стал опускаться вниз. Какова будет угловая скорость маховика в момент времени, когда груз пройдёт расстояние h?
9.4.3.К маховику, вращавшемуся с угловой скоростью ω0, приложили тормозную колодку. Через время τ маховик остановился. Найти момент силы трения, с которой колодка действует на маховик.
9.4.4.На маховике, момент инерции которого I, есть два шкива радиусами R1 и R2, на которые намотаны нити
так, как показано на рис. 9.1. К нитям привязаны |
R2 |
грузы массами соответственно m1 и m2. Грузы отпус- |
R1 |
|
|
кают. Найти угловое ускорение маховика. |
|
m1
m2 
Рис. 9.1
Лабораторная работа № 10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТРУБЫ И ИЗУЧЕНИЕ ТЕОРЕМЫ ШТЕЙНЕРА
10.1.1.Записать основное уравнение динамики вращательного движения.
10.1.2.Что такое момент инерции? Его физический смысл.
10.1.3.Сформулировать теорему Штейнера.
10.1.4.Что называется математическим и физическим маятником?
10.1.5.Что такое приведённая длина физического маятника?
10.2.1.Записать дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение применительно к математическому и физическому маятнику. Как учитывается малость амплитуды колебаний?
10.2.2.Получить выражения для периода и циклической частоты малых колебаний математического и физического маятника.
10.2.3.Доказать теорему Штейнера.
10.2.4.Получить выражение для момента инерции тонкого стержня массой m и длиной l относительно оси, проходящей через центр стержня перпендикулярно ему, и оси, проходящей через один из концов стержня.
10.2.5.Чему равно тангенциальное и нормальное ускорение конца трубы при произвольном положении физического маятника? Как оно направлено?
10.2.6.Вывести формулу (4) описания работы.
10.3.1.Почему маятники, используемые в данной установке, можно считать соответствующими определению математического и физического маятника?
10.3.2.Как измеряется период колебаний маятника? Чему равна погрешность этих измерений?
10.3.3.Как измеряется экспериментально приведённая длина физического маятника?
10.3.4.Зачем в работе снимают кривую зависимости времени определенного числа колебаний от положения оси колебаний?
10.3.5.Доказать, что выбранные вами значения a1 и a2 оптимальны для измерения момента инерции.
10.3.6.Как теорема Штейнера проверяется в работе? Соответствуют ли результаты ваших измерений теореме Штейнера?
10.4.1.Найти момент инерции однородного шара массы m и радиуса R относительно оси, проходящей через точку на его поверхности.
10.4.2.Рассчитать приведённую длину маятника, имеющего форму однородного диска массой m и радиусом R. Ось колебаний перпендикулярна плоскости диска и проходит через точку на его краю.
10.4.3.Найти скорость и ускорение середины стержня массой m и длиной l, совершающего гармонические колебания вокруг оси, проходящей через его конец, в момент прохождения стержнем положения равновесия. Максимальное отклонение стержня от положения равновесия – на угол φ0.
10.4.4.Сколько полных колебаний совершит математический маятник за время одного колебания физического маятника, представляющего собой однородный стержень той же длины и массы, относительно оси, проходящей через его конец?
10.5.1.Однородный стержень длиной l прикреплён за один из концов к потолку лифта, движущегося вверх с ускорением 2g. Найти период колебаний стержня.
Лабораторная работа № 11
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА АТВУДА
11.1.1.Сформулировать законы Ньютона.
11.1.2.Что называется поступательным и вращательным движением?
11.1.3.Записать основное уравнение динамики вращательного движения.
11.1.4.Что такое момент инерции? Его физический смысл.
11.1.5.Какой вывод следует из условия невесомости нити и блока (масса нити и масса блока намного меньше массы груза)?
11.1.6.Какой вывод следует из условия нерастяжимости нити (удлинение нити намного меньше длины нити)?
11.2.1.Записать уравнение II закона Ньютона для левого и правого грузов при их равноускоренном движении.
11.2.2.Записать основное уравнение динамики вращательного движения для блока.
11.2.3.Вывести формулы для силы натяжения нити при равноускоренном движении грузов. Изменится ли сила натяжения нити при равномерном движении грузов?
11.2.4.Записать формулы для S1 и S2, где S1 – путь, пройденный грузом при равноускоренном движении; S2 – путь, пройденный грузом при равномерном движении.
11.2.5.Вывести формулу для расчёта ускорения силы тяжести.
11.2.6.Как изменится выражение для I, если нельзя будет пренебречь массой блока?
11.3.1.Как устроена машина Атвуда?
11.3.2.Как измеряется время движения грузов? Какова точность измерения времени?
11.3.3.Есть ли необходимость учитывать трение на оси блока? Сравнить результаты расчёта I с учётом трения и без него.
11.3.4.Какие методы измерения ускорения свободного падения вам известны?
11.4.1.Материальная точка совершает одномерное движение с постоянным ускорением a. В начальный момент времени скорость точки равна v0. Найти зависимость координаты и скорости точки от времени.
11.4.2.Через невесомый неподвижный блок перекинута нить, на концах которой прикреплены грузы массами m1 и m2. Найти ускорения грузов и силу натяжения нити. Трение не учитывать. Как изменятся ответы, если нить нельзя будет считать нерастяжимой и невесомой?
11.4.3.Через неподвижный блок, момент инерции которого I, перекинута нить, на концах которой прикреплены грузы массами m1 и m2. Найти ускорения грузов и силу натяжения нити. Трение в оси блока не учитывать. Нить не проскальзывает.
11.4.4.Решить предыдущую задачу с учётом трения на оси блока. Момент силы трения относительно оси блока считать постоянным и равным M.
Лабораторная работа № 12
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ПЛОСКОГО ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
12.1.1.Какое движение называется колебательным?
12.1.2.Что такое момент инерции? Его физический смысл.
12.1.3.Что называется физическим маятником?
12.1.4.Записать основное уравнение динамики вращательного движения.
12.1.5.Записать уравнение гармонических колебаний и дать определение всех величин, входящих в него.
12.1.6.Сформулировать теорему Штейнера.
12.2.1.Записать дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение применительно к физическому маятнику. Как учитывается малость амплитуды колебаний?
12.2.2.Получить выражения для периода и круговой частоты малых колебаний физического маятника.
12.2.3.Доказать теорему Штейнера.
12.2.4.Вывести формулу (6) описания работы.
12.2.5.Вывести формулу (8) описания работы.
12.3.1.Как определяется положение центра масс тела?
12.3.2.Как измеряется период колебаний маятника? Чему равна погрешность этих измерений?
12.3.3.Чему равна погрешность измерения длин?
12.3.4.Вывести формулу для расчёта погрешности момента инерции в данной работе.
12.4.1.Доказать, что период колебаний физического маятника, представляющего собой симметричное тело, не зависит от его массы (на примере колебаний диска или кольца).
12.4.2.Найти скорость и ускорение середины стержня массой m и длиной l, совершающего гармонические колебания вокруг оси, проходящей через его конец, в момент прохождения стержнем положения равновесия. Максимальное отклонение стержня от положения равновесия – на угол φ0.
12.4.3.Сколько полных колебаний совершит математический маятник за время одного колебания физического маятника, представляющего собой однородный стержень той же длины и массы, вокруг оси, проходящей через его конец?
12.4.4.Найти линейную скорость точки, находящейся на краю маятника, используемого в работе, на прямой l1 при прохождении маятником положения равновесия.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
Лабораторная работа № 13
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ИЗМЕНЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ТВЕРДОГО СПЛАВА
13.1.1.Описать процесс кристаллизации. Сформулировать закон сохранения энергии для процесса кристаллизации.
13.1.2.Записать закон сохранения энергии для процесса охлаждения твердого сплава.
13.1.3.Сформулировать I начало термодинамики.
13.1.4.Что такое энтропия?
13.1.5.Как изменяется энтропия в процессе кристаллизации?
13.2.1.Записать I начало термодинамики для изотермического процесса.
13.2.2.Записать выражение для изменения энтропии в обратимом процессе.
13.2.3.Получить формулу для расчёта теплоты кристаллизации сплава.
13.2.4.Получить формулу для расчёта изменения энтропии в процессе кристаллизации.
13.3.1.Как измеряется температура сплава?
13.3.2.Как измеряется время кристаллизации сплава?
13.3.3.Как проводится графическая обработка результатов эксперимента?
13.3.4.Как рассчитывается погрешность ∆λк?
13.4.1.Какое количество теплоты требуется сообщить металлу массой m, находящемуся при температуре T1, для того чтобы расплавить его? Температура плавления T, удельная теплоёмкость c, удельная теплота плавления λ. Записать I начало термодинамики и выражение для изменения энтропии в этом процессе.
13.4.2.Кусок олова массой m1, имеющий температуру t1, опустили в сосуд с водой при температуре t2. Масса воды m2, удельная теплоёмкость олова c1, удельная теплоёмкость воды c2, теплоёмкость сосуда C. Найти температуру системы после установления равновесия.
13.4.3.ν молей идеального газа расширяется изотермически при температуре T от объёма V1 до объёма V2. Найти изменение энтропии газа. Процесс считать обратимым.