1й семестр / Lab_01-02 / LAB1-02

Цель работы: Изучение движения тел по наклонной плоскости. В первой части исследуется поступательное движение (скольжение) цилиндра. При этом необходимо экспериментально определить зависимость ускорения от угла наклона плоскости и найти коэффициент трения скольжения. Во второй части изучается движение методом чистого качения и качения со скольжением; по экспериментальной зависимости ускорения шарика от угла наклона плоскости определяется угол, при котором качение переходит в качение со скольжением.

Приборы и материалы: макет экспериментальной установки с набором тел.

При вращении тела вокруг неподвижной оси мгновенная линейная скорость любой точки этого тела равна V_i=[,r], где  - угловая скорость, r – радиус вектор, проведенный из оси вращения в данную точку. На рис.1 показано, как распределены линейные скорости точек тела, лежащих на прямой (ОО'), и проходящих через ось вращения. Вектор  расположен перпендикулярно плоскости чертежа и проходит через чертеж.

Сложное плоское движение, например движение катящегося тела, следует рассматривать как сумму двух движений – вращательного вокруг оси, проходящей через центр масс С, и поступательного движения со скоростью V_С центра масс. В этом случае, в соответствии с принципом сложения скоростей, линейные скорости точек тела будут равны векторной сумме скоростей, которые они имели при вращательном движении V_i, и одинаковой для всех точек тела скорости поступательного движения V_С.

V=V_i+V_C. (1)

На рис.2 показано распределение скоростей вдоль прямой (ОО') в случае, когда скорость V_i в точке A равна скорости V_C движения центра масс:

V_i=-V_C. (2)

Тогда, в соответствии с (1), результирующая скорость точки А соприкосновения тела с плоскостью будет равна нулю. Следовательно, V_С=[,R].

Равенство нулю линейной скорости точки соприкосновения при качении по плоскости означает отсутствие скольжения. В свою очередь, это возможно лишь при определенных значениях силы трения.

Таблица экспериментальных данных: