- •Предисловие
- •Введение
- •Часть I. Лабораторные работы натурного физического эксперимента Лабораторная работа № 1 определение линейных величин и плотности тела
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 проверка основного закона динамики поступательного движения
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 определение коэффициента трения покоя.
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 определение коэффициента трения скольжения
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 определение ускорения свободного падения с помощью машины атвуда
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 измерение скорости пули с помощью баллистического маятника
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 упругое соударение шаров
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 неупругое соударение шаров
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №9 определение момента инерции маятника обербека
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №10 определение момента инерции тела энергетическим методом
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №11 скатывание твердого тела с наклонной плоскости
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №12 математический маятник
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №13 физический маятник
- •Краткое теоретическое введение
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Часть II. Подсчет погрешностей измерений Виды измерений
- •Погрешности измерений
- •Определение случайной ошибки
- •Погрешность однократного прямого измерения
- •Учет случайной ошибки нескольких измерений и ошибки однократного измерения
- •Алгоритм вычисления ошибки прямых равноточных измерений
- •Ошибки косвенных измерений
- •Алгоритм вычисления ошибки косвенных измерений
- •Приложение
- •Список литературы
- •Содержание
- •Часть I. Лабораторные работы натурного физического эксперимента 5
- •Часть II. Подсчет погрешностей измерений 82
- •Лабораторный практикум механика
Контрольные вопросы
-
Что такое трение скольжения? Чем оно отличается от других видов трения?
-
Отчего зависит сила трения скольжения?
-
Как вычислить силу трения скольжения?
-
Как определяется коэффициент трения скольжения в работе?
-
Выведите формулу (6).
-
Чем коэффициент трения скольжения отличается от коэффициента трения покоя и коэффициента трения качения?
-
Какова размерность коэффициентов трения?
-
Какова роль трения скольжения в природе и технике?
-
*Какие еще существуют методы определения коэффициента трения скольжения?
-
*Предложите методику эксперимента по определению коэффициента трения сыпучих веществ.
Лабораторная работа №5 определение ускорения свободного падения с помощью машины атвуда
Цель работы: Определить ускорение свободного падения с помощью машины Атвуда. Убедиться в справедливости 2-го закона Ньютона.
Приборы и принадлежности: Модульный учебный комплекс МУК-М2: рабочий узел «наклонная плоскость», электронный секундомер ЭС1, два груза на нитях, дополнительные грузы.
Краткое теоретическое введение
Машина Атвуда представляет собой установку (рис.1), которая состоит из:
-
- легкого блока с неподвижной осью и вращающейся с малым трением;
-
- двух грузов разной массы (m1 > m2), подвешенных на нерастяжимой невесомой нити, перекинутой через блок.
рис. 1
Если грузы не удерживать, то они будут двигаться равноускоренно. Запишем основные уравнения движения грузов в векторной (1) и скалярной (2) формах:
(1)
(2)
Найдем силы натяжения нити N1 и N2 с учетом того, что ускорения грузов по модулю одинаковые (a1=a2=a):
; (3)
Величину ускорения грузов a можно найти экспериментальным путем. Для этого следует измерить время опускания груза t с определенной высоты h:
(4)
В идеальном случае (когда блок невесомый и трение на оси блока отсутствует) эти силы должны быть равны между собой. В этом случае исходя из формулы (3) ускорение грузов можно вычислить как:
(5)
Прировняв выражения (4) и (5) можно найти ускорение свободного падения .
(6)
Методика эксперимента
Установка представляет собой наклонную плоскость, которую с помощью винта 1 можно устанавливать под разными углами α к горизонту (рис.2). Для машины Атвуда необходимо установить плоскость под углом 90 градусов к горизонту. Через блок 3 перекинута нить 6 с грузами 2 и 8. Для удержания грузов используется электромагнит 9. Для окончания счета секундомера используется фотодатчик 5. Для остановки груза применяется отбойное устройство 4.
рис. 2
Для работы с машиной Атвуда необходимо перевести секундомер СЭ1 в режим работы №1. При этом включится электромагнит 9 и груз 8 будет зафиксирован. После нажатия кнопки «Пуск» секундомера электромагнит выключится, начнется отсчет времени, и грузы начнут равноускоренное движение.
После прохождения фотодатчика 5 произойдет остановка секундомера. Отбойное устройство 4 остановит груз.
Порядок выполнения работы
Нахождение ускорения свободного падения.
-
Приведите установку в рабочее положение. Груз m2 в работе остается постоянным.
-
Для трех различных масс опускающегося груза m1 (добавляя подгрузки) измерьте время опускания. С каждой массой проведите опыт трижды. Вычислите среднее время. Данные занесите в таблицу 1.
-
Рассчитайте ускорение свободного падения по формуле (6) для каждой массы. Сравните их между собой и с табличным значением 9,81 м/с2.
-
Подсчитайте абсолютную и относительную погрешности косвенного измерения , приняв массы тел за константы, тогда
-
Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 1.
Таблица 1
№ |
m1, кг |
t, с |
, с |
h, м |
, м/с2 |
, м/с2 |
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||
3 |
|
|
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||
3 |
|
|
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||
3 |
|
|
Проверка основного закона динамики.
-
Вычислите теоретические значения ускорения системы а по формуле (4). Сравните их с данными, полученными экспериментально по формуле (5). Для вычисления ускорения по формуле (5) возьмите табличное значение м/с2. Результаты занесите в таблицу 2.
Таблица 2
№ |
m1, кг |
, с |
h, м |
a, м/с2 (эксп.) |
a, м/с2 (теор.) |
N1, Н (эксп.) |
N2, Н (эксп..) |
N1, Н (теор.) |
N2, Н (теор.) |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
-
Рассчитайте величины сил натяжения N1 и N2 по формуле (3) сначала для экспериментальных значений ускорения а, затем для теоретических значений а. Результаты расчетов занесите в таблицу 2.
-
Сравните теоретические и экспериментальные величины сил натяжения N1 и N2. Сделайте выводы о том выполняется ли основной закон динамики?