Механика. Лабораторный практикум. Работы 17-26
.pdf2μсctgβ<<sin α <<1. |
(10) |
За одно полное колебание потеря угла будет колебаний потеря угла составляет
αn = 4nμсctgβ,
откуда
μс = |
αntgβ |
. |
|
||
|
4n |
|
α = 4ctgβ, а за n полных
(11)
Формула (11) является расчётной для определения коэффициента трения скольжения и трения качения.
Порядок выполнения работы
ЗАДАНИЕ № 1
Определение коэффициента трения скольжения
1.Установите угол γ наклона панели равным 0 градусов. Используя маятник качения в качестве отвеса, при помощи регулировочных опор основания выставить стойку установки в строго вертикальном положении.
2.Установите одну из сменных пластин на панель. Вставьте усечённый стальной шар в обойму маятника скольжения сферической поверхностью наружу. Повесьте маятник скольжения при помощи призматической опоры на верхний кронштейн таким образом, чтобы усечённый шар соприкоснулся с установленной на панель пластиной, и ось маятника была параллельна лицевой поверхности панели.
При необходимости отрегулируйте положение основания так, чтобы указатель маятника оказался напротив нулевого деления шкалы отсчёта угла отклонения маятника, но без нарушения вертикального положения стойки.
3.Установите угол γ наклона панели равным 2 градусам (рис. 5).
4.Отведите рукой маятник в одно из крайних положений и запишите начальный угол отклонения α0 (5 – 10 градусов) по шкале отсчёта угла отклонения маятника (рис. 5а).
5.Отпустите маятник и запишите угол отклонения αn при совершении маятником n полных колебаний. Переведите значения углов в радианную меру.
6.По пунктам 4, 5 проведите пять измерений. Полученные данные запишите в таблицу 1.
7.Определите коэффициент трения скольжения по формуле:
51
μс
= (α0 −
4αnn 
)tgβ,
где β = 90º – γ = 88º, 
αn 
– среднее значение конечного угла отклонения. 8. Вычислите абсолютную случайную погрешность угла αn
|
|
|
1 |
n |
2 |
|
|
|
|
αn =t(α, n) |
|
∑ |
(αni − αn ) . |
|
|
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
n(n −1)i=1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
|
Угол наклона |
|
|
Номер |
Число колеба- |
Начальный |
|
|
Конечный |
|
||
опыта |
ний n |
угол α0 |
|
|
угол αn |
плоскости γ |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Материал |
шара – |
|
|
|
|
αn |
|
|
Материал пластины – |
|
|
|
|
|
|
|
|
9. Вычислите относительную погрешность измерения по формуле:
ε = 
αα00 2 + 
ααnn 2 +(ctgβ)2 ββ 2 .
Вычислите абсолютную погрешность:
μс =ε
μс
.
10. Результаты измерения запишите в виде μс = 
μс
± μс .
ЗАДАНИЕ № 2
Определение коэффициента трения качения
1.Установите одну из сменных пластин на панель и установите маятник качения со стальным шариком. Установите маятник качения в такое положение, чтобы указатель маятника оказался напротив нулевого деления шкалы отсчёта угла отклонения маятника.
2.Установите угол γ наклона панели 5 – 7 градусов.
52
3.Отведите рукой шарик в одно из крайних положений (5 – 10 градусов)
изапишите начальный угол отклонения α0 по шкале отсчёта угла отклонения маятника.
4.Отпустите маятник и запишите угол отклонения αn при совершении маятником n полных колебаний. Переведите значения углов в радианную меру.
5.По пунктам 3, 4 проведите пять измерений. Полученные данные запишите в таблицу 2.
6.Определите коэффициент трения качения по формуле:
μк = R(α0 −4
nαn 
)tgβ.
7.Вычислите абсолютную случайную погрешность угла αn
|
1 |
n |
|
2 |
αn =t(α, n) |
|
∑ |
(αni − αn |
) . |
|
||||
|
n(n −1)i=1 |
|
|
|
8. Вычислите относительную погрешность измерения по формуле:
|
|
α0 |
|
2 |
|
αn |
|
2 |
|
R |
2 |
2 |
|
β |
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ε = |
|
|
|
|
+ |
|
|
+(ctgβ) |
|
|
. |
|||||
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
β |
|||||||
|
|
α0 |
|
|
αn |
|
|
R |
|
|
|
|
|
|||
Вычислите абсолютную погрешность:
|
|
μк = ε μк . |
|
|
|
9. Результаты вычислений запишите в виде μк = μк ± |
μк . |
||||
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|
Номер |
Число колеба- |
Начальный |
|
Конечный |
Угол наклона |
опыта |
ний n |
угол α0 |
|
угол αn |
плоскости γ |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
Материал |
шара – |
|
|
αn |
Радиус шара R |
Материал пластины – |
|
|
|
0.01 м |
|
|
|
Контрольные |
вопросы |
|
|
53
1.Почему большое колесо выгоднее маленького?
2.От чего зависит сила трения?
3.Какие силы называются диссипативными?
4.Сформулируйте закон сохранения механической энергии, общефизический закон сохранения энергии.
5.Напишите выражение для силы трения скольжения, силы трения каче-
ния.
6.Запишите выражение для потенциальной энергии, для кинетической энергии поступательного движения, кинетической энергии вращательного движения.
7.Выведите формулу (9).
8.Какова связь между работой сил трения и изменением потенциальной энергии?
9.Если раскрутить мяч и отпустить, сможет ли он после первого удара подняться на высоту большую, чем до удара?
10.Автомобилист, едущий в тумане, неожиданно обнаруживает перед собой стену. Что выгоднее: затормозить или повернуть?
Библиографический список
1.Трофимова, Т. И. Курс физики / Трофимова Т.И. – М.: Академия, 2004. – § 8, § 11 – 13.
2.Савельев, И. В. Курс общей физики в 3-х т. Т.1 / И. В. Савельев. – СПб.:
Лань, 2005. – § 15, § 18 – 20.
3.Кингсеп, А. С. Основы физики: в 2-х т. Т. 1 / А. С. Кингсеп, Г. Р. Лок-
шин, О. А. Ольхов. – М.: Физматлит, 2001. – Ч.1. Гл. 5 § 5.1 – 5.3.
4.Детлаф, А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш.
шк., 1999. – § 3.1 – 3.4.
5.Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. / А.Н. Матвеев. – М.: ОНИКС 21 век, Мир и Образование. 2003. – § 53 – 56.
54
ОГЛАВЛЕНИЕ
Лабораторная работа № 17. Изучение свойств гироскопа..……………….... …3 Лабораторная работа № 20. Определение момента инерции тела с помо-
щью крутильных колебаний…………………………………………………...…9
Лабораторная работа № 21. Скатывание твердого тела с наклонной плос-
кости……………………………………………………………….………........ ..16
Лабораторная работа № 22. Определение ускорения свободного падения с помощью машины Атвуда……………………………………………............. ..25
Лабораторная работа № 23. Определение коэффициента скольжения..……..28 Лабораторная работа № 24. Измерение скорости пули с помощью физиче-
ского маятника………………………………………………………………… ..35
Лабораторная работа № 25. Изучение зависимости скорости пули от ее массы при постоянном значении кинетической энергии………..………….. ..40 Лабораторная работа № 26. Определение коэффициента трения скольжения и коэффициента трения качения с помощью наклонного маятника...... ..46
55