- •Министерство сельского хозяйства республики казахстан
- •Учебно-методический комплекс по физике для группы специальностей «технические науки и технологии»
- •Тема 1. Элементы кинематики
- •Тема 2. Динамика частиц
- •Тема 3. Принцип относительности в механике
- •Тема 4. Работа и энергия
- •Тема 5. Твердое тело в механике
- •Тема 6. Физика колебаний
- •Тема 7. Механические волны
- •Тема 8. Молекулярно - кинетическая теория идеальных газов
- •Тема 9. Статистические распределения
- •Тема 10. Основы термодинамики
- •Тема 11. Реальные газы. Явления переноса
- •Тема 12. Электростатика
- •Тема 13. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле
- •Тема 14. Постоянный электрический ток
- •Тема 15. Элементы физической электроники и твердого тела
- •Изучение движения тел по наклонной плоскости
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •Натуральный логарифм этого отношения называется логарифмическим декрементом затухания:
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение момента инерции тракторного шатуна
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок работы Упражнение 1. Определение момента инерции крестовины без муфт
- •Крестовины вместе с муфтами.
- •Контрольные вопросы
- •1. Напишите и сформулируйте основной закон динамики вращательного движения. Дать определения момента инерции, момента силы.
- •Определение момента инерции маятника максвелла
- •На маятник действуют две силы: сила тяжести ft, направленная вертикально вниз и сила упругости двух нитей 2т (рис.2).
- •Порядок работы
- •Определение момента инерции маятника
- •Контрольные вопросы
- •Определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса
- •Порядок работы
- •Определение отношения удельных теплоемкостей газа методом адиабатического расширения
- •Контрольные вопросы
- •Изучение фазовых переходов первого рода
- •Экспериментальная установка
- •Проведение эксперимента
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Теория метода
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Классификация приборов по принципу действия
- •1.3.Характеристики электроизмерительных приборов
- •1.4.Амперметры, вольтметры, гальванометры
- •1.5.Вспомогательные электрические приборы
- •2. Правила работы с электрическими схемами
- •Для соблюдения техники безопасности при работе с электрическими схемами следует:
- •3.Измерения и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение удельного сопротивления проводника
- •Контрольные вопросы
- •Определение сопротивления проводников с помощью мостиковой схемы
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование процесса разряда конденсатора через сопротивление
- •Исследование свойств полупроводникового выпрямителя
- •Порядок работы
- •Контрольные вопросы
- •Градуировка термоэлемента и определение его удельной термоэлектродвижущей силы
- •Теория метода
- •Порядок работы
- •Задачи для аудиторных занятий
- •О т в е т ы к задачам
- •Задания для самостоятельной работы студентов
- •Механика
- •42. При каких условиях сохраняется импульс механической системы….
- •Колебания и волны
- •Молекулярная физика и термодинамика
- •Электростатика
- •Электрический ток
- •2. Некоторые астрономические величны
Определение момента инерции маятника
Для определения момента инерции маятника используется формула периода колебаний T =2p. Вдоль оси маятника расположены грузы массой m1 на расстоянии R1 , поэтому общий момент инерции маятника и грузов будет равен I1 = Iм +2m1 R 12, а период колебаний
T1=2p (8)
Если грузы передвинуть на расстояние R2, то момент инерции станет равным I2 = Iм + 2m1 R22 , а период колебаний
Т2= 2p (9)
Разделив (8) на (9) и возведя в квадрат, найдем момент инерции маятника Iм =
Так как в колебаниях участвует маятник с грузами, то их общий момент инерции будет равен Iм + 2m1 R12
I = (10)
Решая совместно уравнения (6), (7) и (10) получим расчетную формулу скорости полета снаряда
u = (11)
П о р я д о к р а б о т ы
1. Установить грузы m1 на расстоянии R 1.
2. Установить маятник так, чтобы черта на мишени показывала угол нуль градусов (j = 0).
3. Выстрелить из стреляющего устройства и замерить угол отклонения маятника j0, остановить маятник рукой.
4. Включить сетевой шнур и нажать клавишу СЕТЬ, на лицевой стороне миллисекундомера высвечиваются нули.
5. Рукой отклонить маятник на угол, полученный при выстреле снаряда и замерить время t1 десяти колебаний n = 10. Вычислить период колебаний.
6. Передвинуть грузы m1 на расстояние R2 и, нажав клавишу CБРОС повторить пункт 5. Вычислить период колебаний.
7. Все измерения занести в таблицу и вычислить скорость u полета
снаряда.
Таблица
|
Контрольные вопросы
Почему маятник называется крутильно-баллистическим?
Из чего состоит маятник и для чего на маятник насажены два груза массой m1 ?
Какой закон используется для нахождения скорости полета снаряда?
Как определяется в работе угловая скорость?
Как определяется момент инерции маятника в данной работе?
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 14
Определение коэффициента вязкости жидкости методом стокса
Ц е л ь р а б о т ы: изучение законов движения тел в вязкой среде.
П р и б о р ы: стеклянный цилиндр с жидкостью на подставке, секундомер, микрометр, шарики.
Т е о р и я м е т о д а
При движении жидкости или газа возникают силы внутреннего трения. Эти силы возникают вследствие того, что движение жидкости или газа слоистое и скорости перемещения слоев разные. Силы внутреннего трения направлены к уравниванию скорости движения всех слоев. Уравнивание скорости слоев осуществляется путем передачи импульса молекулами более быстрого слоя молекулам слоя, движущегося медленно. Это приводит к увеличению скорости движения более медленного слоя. Слой же, движущийся быстрее, начинает двигаться медленнее, так как молекулы из медленного слоя, попадая в более быстрой слой, получают в быстром слое импульс, что приводит к его торможению. Таким образом, внутреннее трение обусловлено переносом импульсаmмолекулами вещества, которые переходят из слоя в слой и создают силы трения между слоями газа или жидкости перемещающимися с различными скоростями. Опыт показал, что сила внутреннего тренияFпропорциональна градиенту скоростии площади соприкасающихся слоев. Коэффициент пропорциональностиhназывается коэффициентом вязкости.
F= -h (1)
υ1 Δx υ2 Δυ |
Знак «- » в формуле показывает, что сила F направлена противоположно вектору скорости. Градиентом скорости называется изменение скорости на единицу длины в направлении, перпендикулярном скорости движения слоев. |
Коэффициент динамической вязкости или внутреннего трения, есть физическая величина, численно равная силе внутреннего трения, между слоями с площадью, равной единице, при градиенте скорости, равном единице h = (2)
Размерность коэффициента вязкости в СИ [h ] = []
Наряду с коэффициентом динамической вязкости часто употребляют коэффициент кинематической вязкости
ν = гдеρ - плотность жидкости
Коэффициент вязкости может быть определен методом падающего груза в вязкой среде (метод Стокса). Рассмотрим свободное падение шарика в вязкой покоящейся жидкости (рис.) На шарик действуют
I. Сила тяжести Р= mg= pr3rg (3)
где r – радиус шарика, r - плотность шарика, q - ускорение свободного падения.
2. Выталкивающая сила (по закону Архимеда)
FA = m1g = pr3r1g (4)
где r1 – плотность жидкости.
3. Сила сопротивления движению, вычисленная Стоксом, обусловленная силами внутреннего трения между слоями жидкости
FC = 6 p h ru (5)
где u - скорость слоев жидкости.
Здесь играет роль не трение шарика о жидкость, а трение отдельных слоев жидкости друг о друга, т.к. при прикосновении твердого тела с жидкостью к поверхности тела тотчас же прилипают молекулы жидкости. Тело обволакивается слоями жидкости и связано с ними межмолекулярными силами. Непосредственно прилегающий к телу слой жидкости движется вместе с телом со скоростью движения тела. Этот слой увлекает в своем движении соседние слои жидкости, которые на некоторый период времени приходят в плавное безвихревое движение (если малые скорости и маленькие шарики). Равнодействующая сил, действующих на шарик R = P – (FA+FC) (6)
|
Вначале скорость движения шарика будет воз-растать, но так как по мере увеличения скорости шарика сила сопротивления будет также возрас-тать, но наступит такой момент, когда сила тяжести Р будет уровновешана суммой сил FA и FC, т.е. R = 0; P = FA + FC (7) C этого момента движение шарика становится равномерным с какой-то скоростью u0. Подставляя в формулу (7) соответствующие значения Р, FA и FC получим для коэффициента вязкости выражение h = (r -r1) (8) |
Экспериментальная установка состоит из стеклянного цилиндра наполненного жидкостью. На цилиндр нанесены две горизонтальные метки, расположенные друг от друга на расстоянии . Диаметры шариков измеряют микрометром.