- •1. Статистическая обработка результатов эксперимента Физические измерения
- •Погрешности физических измерений
- •Оценка величины систематической погрешности
- •Оценка погрешности при прямых однократных измерениях
- •Оценка величины случайной погрешности
- •Оценка погрешности при прямых многократных измерениях
- •Оценка погрешности косвенных измерений
- •1.1. Определение погрешности прямого многократного
- •1.2. Определение погрешности косвенного измерения удельного сопротивления. (Лабораторная работа 2) Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Вычисление погрешности измерения удельного сопротивления
- •Контрольные вопросы
- •2. Кинематика и динамика поступательного движения тел
- •2.1. Измерение ускорения свободного падения на машине Атвуда. (Лабораторная работа 3)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Подготовка прибора к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Проверка второго закона Ньютона с помощью машины Атвуда. (Лабораторная работа 4)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений Задание 1. Проверка закона пути .
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Исследование прямолинейного движения тел в поле силы тяжести. (Лабораторная работа 5)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений Подготовка прибора к измерениям
- •3. Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела
- •3.1. Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека. (Лабораторная работа 6)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Подготовка прибора к измерениям
- •Измерения
- •Контрольные вопросы
- •4. Закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии
- •Удар – совокупность явлений, связанных со значительными изменениями скорости тела за малый промежуток времени (тысячные доли секунды).
- •В качестве меры механического взаимодействия тел при ударе служит импульс силы за время удара:
- •4.1. Проверка закона сохранения механической энергии с помощью прибора Гримзеля. (Лабораторная работа 7)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Удар шаров. (Лабораторная работа 8)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Определение момента инерции и проверка закона сохранения энергии с помощью маятника Максвелла. (Лабораторная работа 9)
- •Теория метода и описание прибора
- •Описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •5. Закон изменения момента импульса и закон сохранения момента импульса
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •5.2. Изучение прецессии гироскопа. (Лабораторная работа 11)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •6. Механические колебания. Физический маятник
- •6.1. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника. (Лабораторная работа 12)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Определение ускорения свободного падения с помощьюмаятника универсального. (Лабораторная работа 13)
- •Теория метода и описание прибора
- •Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений
Задание 1. Определение коэффициентов восстановления скорости и энергии при ударе шаров
Проверить положение основания прибора. В случае необходимости произвести его установку по уровню.
Взвешиванием на технических весах определить массы шаров m1 и m2. Подвесить шары и произвести их центровку. Измерить длину подвеса шаров l.
Установить электромагнит в положение, соответствующее определенному углу α. Включить установку.
Отклонить правый шар на угол α и зафиксировать с помощью электромагнита его положение, занести в табл. 4.2 значение угла. Левый шар оставить в состоянии покоя.
Нажать кнопку «пуск» и произвести отсчет первого отброса после удара для обоих шаров α1 и α2 (лучше отсчет делать вдвоем, так как одному наблюдателю практически невозможно следить сразу за двумя шарами). Занести в табл. 4.2 значения этих углов, а также время столкновения шаров Δt.
Удар из данного положения произвести не менее 5 раз, занося данные в табл. 4.2.
Повторить опыт при 2–5 (по указанию преподавателя) различных первоначальных положениях ударяющегося шара. Данные записать в табл. 4.2.
По формулам (4.14) и (4.16) рассчитать коэффициенты восстановления скорости и энергии, используя средние значения углов отклонения.
Задание 2. Определение энергии остаточной деформации
Проделать все операции, указанные в пунктах 1–7 задания 1.
По формулам (4.17), (4.20) и (4.21) вычислить скорости шаров до и после удара и погрешности, с которыми эти скорости были определены.
По формуле (4.15) найти энергию остаточной деформации для различных значений скорости первого шара до удара (для различных углов α).
Построить график зависимости энергии остаточной деформации от скорости ударяющего шара (если было выполнено более 2 опытов).
Задание 3. Проверка закона сохранения импульса для упругого удара и закона сохранения импульса и энергии для абсолютно упругого удара
Проделать все операции, указанные в пунктах 1–7 задания 1.
По формулам (4.17), (4.20), (4.21) вычислить скорости шаров до и после удара.
Из закона сохранения импульса для упругого удара шаров в нашем опыте имеем
.
Обозначим как и рассчитаем его по формуле
.
Расчеты занести в табл. 4.2 и сравнить экспериментальные значения с теоретическими.
Считая удар абсолютно упругим и используя формулы для скоростей после удара (полученные из закона сохранения импульса и закона сохранения энергии), рассчитать теоретические значения скоростей и:
,
,
занести в табл. 4.2 и сравнить со скоростями и, полученными экспериментально.
Задание 4. Определение средней силы удара
Проделать все операции, указанные в пунктах 1–7 задания 1.
По начальному углу отклонения шара и углу отскока определить скорости шара в момент удара и после удара, найти изменение импульса одного из шаров.
Таблица 4.2
m1 = кг; m2 = кг; l = м
№ |
, град |
1, град |
2, град |
t, мс |
V1, м/с |
U1, м/с |
U2, м/с |
Кэ |
Кv |
Wод, Дж |
U/2, м/с |
U//1, м/с |
U//2, м/с |
Fср, Н |
1 2 3 4 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитать по формуле среднюю силу удара.
Определить среднюю силу удара для всех углов бросания одного и того же шара. Построить график зависимости средней силы удара от начальной скорости (если было проделано более двух опытов).