- •Міністерство освіти і науки україни
- •Розподіл лабораторних занять з курсу „Фізика”
- •Модуль 1. Механіка Лабораторна робота № 1 вивчення криволінійного руху
- •Теоретичні відомості
- •Опис методу
- •Порядок виконання роботи
- •Результати вимірювань і вихідні дані для розрахунку похибок
- •Характеристики засобів вимірювання
- •Питання для самоперевірки
- •Лабораторна робота № 2 визначення моменту інерції системи на прикладі маятника обербека
- •Теоретичні відомості
- •Опис методу
- •Порядок виконання роботи
- •Результати вимірювань та вихідні дані для розрахунку похибок
- •Характеристики засобів вимірювання
- •Обчислення похибок прямих вимірювань
- •Обчислення похибки непрямого вимірювання
- •Питання для самоперевірки
- •Лабораторна робота № 3 визначення коефіцієнта тертя кочення
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Результати вимірювань і вихідні дані для розрахунку похибок
- •Коефіцієнти тертя кочення
- •Питання для самоперевірки
- •Модуль 2. Молекулярна фізика і термодинаміка. Електрика Лабораторна робота № 5 визначення відношення питомих теплоємностей газів методом адіабатичного розширення
- •Теоретичні відомості
- •Опис методу
- •Порядок виконання роботи
- •Результати вимірювань та вихідні дані для розрахунку похибок
- •Обчислення похибки непрямого вимірювання
- •Питання для самоперевірки
- •Лабораторна робота № 6 визначення коефіцієнта в’язкості рідини методом падаючої кульки
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Результати вимірювань та обчислень
- •Питання для самоперевірки
- •Лабораторна робота № 7 дослідження електростатичного поля
- •Теоретичні відомості
- •Опис методу
- •Порядок виконання роботи
- •Питання для самоперевірки
- •Лабораторна робота № 8 електровимірювальні прилади. Вимірювання електричного струму
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Характеристики нешунтованих амперметрів
- •Результати вимірювань та розрахунки для еталонного і шунтованого амперметрів
- •Питання для самоперевірки
- •Список рекомендованої літератури Основна література
- •Додаткова література
- •Додатки
- •Основні одиниці sі
- •Таблиця 2 Похідні одиниці sі, що мають спеціальні назви
- •Таблиця 3 Коефіцієнти Стьюдента
- •Характеристики мір
- •Характеристики приладів
- •Властивості натуральних логарифмів
- •Грецький алфавіт
Модуль 1. Механіка Лабораторна робота № 1 вивчення криволінійного руху
Мета роботи – визначити деякі кінематичні характеристики (горизонтальну і вертикальну складові швидкості, повну швидкість, нормальне і тангенціальне прискорення, повне прискорення), а також радіус кривизни траєкторії руху тіла, що кинуте горизонтально в полі тяжіння Землі.
Прилади і обладнання: криволінійний жолоб, стальна кулька, обмежувальний ящик, масштабна лінійка, звичайний та копіювальний папір.
Теоретичні відомості
Якщо матеріальна точка рухається за криволінійною траєкторією, то вектор її лінійної швидкості співпадає з дотичною до траєкторії. При цьому вектор швидкості може змінюватися в загальному випадку як за модулем, так і за напрямом.
Вектор тангенціального прискорення визначається швидкістю зміни вектора швидкостіза модулем, вектор нормального (доцентрового) прискорення– швидкістю зміни вектора швидкості за напрямом.
Рис.
1.
Вектор нормального прискорення спрямований до центру кривизни траєкторії під кутом 900 до вектора повної швидкості. Його модуль дорівнює: ,
де – повна швидкість тіла в точці траєкторії А;
R – радіус кривизни траєкторії в цій точці.
Вектори тангенціального і нормального прискорення є взаємно перпендикулярними складовими повного прискорення , яке дорівнює їх векторній сумі:. Модуль вектора повного прискорення:
.
При кидані деякого тіла в горизонтальному напрямі (вздовж осі ОХ) його рух обумовлюється рухом за інерцією в горизонтальному напрямку і рухом під дією сили тяжіння – у вертикальному. Згідно з принципом незалежного складання рухів, ці два рухи дають результуючий рух за криволінійною траєкторією. Його описує рівняння руху в двох координатах:
уздовж осі ОХ: , (1)
уздовж осі ОУ: , (2)
де – початкова швидкість вздовж осі ОХ (початкова швидкість в вертикальному напрямі дорівнює нулю);
H – висота, з якої падає кулька;
g – прискорення вільного падіння.
У даному випадку ми нехтуємо силою опору повітря і тому вважаємо рух вздовж осі ОХ рівномірним, тобто горизонтальна складова швидкості дорівнює . Цей рух і рух по вертикалі синхронізовані у часі, але є незалежними. Диференціювання по часу другого рівняння надає вираз для величини вертикальної складової швидкості:
. (3)
Рівняння (1) – (3) дозволяють з відомих початкових умов визначити кінематичні характеристики руху матеріальної точки в будь-який момент часу (це є пряма задача кінематики), наприклад, для моменту падіння (y=0) маємо:
,,, (4)
де .
У даній лабораторній роботі експериментально отримуються величини H i L, що дозволяє розрахувати інші відповідні кінематичні характеристики.
Опис методу
Для створення горизонтального руху тіла (стальної кульки) застосовується жолоб N, що закріплений на тримачі D (рис. 2). Кульку утримують над жолобом на рівні його верхнього краю, а потім відпускають. Нижній кінець жолоба спрямований горизонтально, тому і вектор швидкості кульки в точці вильоту спрямований горизонтально.
Значення горизонтальної складової швидкості є однаковим в кожній точці траєкторії і дорівнює:
. (5)
Значення вертикальної складової швидкості дорівнює:
. (6)
Враховуючи формули (5), (6), запишемо вираз для повної швидкості в точці падіння:
. (7)
Рис.
2.
Повне прискорення в будь-якій точці дорівнює прискоренню вільного падіння . Розкладемо його на дві складові – тангенціальну (дотичну)і нормальну (доцентрову). Знайдемо формули для обчислення цих величин. З рис. 3 бачимо, що трикутники CАВ і DCF є подібними, тому:
, звідки; (8)
, звідки. (9)
Знаючи ідля точки С, можна визначити радіус кривизни траєкторії в цій точці:. (10)
Рис.
3.