Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физика Лаб 8.09.10.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
09.11.2019
Размер:
1.53 Mб
Скачать

Требования к оформлению отчета

Оформление отчета начинается во время подготовки к выполнению лабораторной работы. В отчет заносят НОМЕР РАБОТЫ и ее НАЗВАНИЕ, записывают ЦЕЛЬ РАБОТЫ и перечисляют ПРИБОРЫ и ПРИНАДЛЕЖНОСТИ, которые будут использованы в работе. Разобрав теоретические основы изучаемого вопроса, кратко конспектируют их основные положения, записывают расчетные формулы. Изучив экспериментальную установку и методику проведения измерений на рабочем месте, помещают в отчете чертеж или схему установки.

На занятиях, получив допуск к выполнению работы, проводят необходимые измерения, результаты которых заносят в соответствующие таблицы. Выполнив необходимые вычисления и убедившись в их правильности, приступают к завершению отчета. В отчет необходимо внести ТАБЛИЦЫ С РЕЗУЛЬТАТАМИ ИЗМЕРЕНИЙ, данные о методике расчета ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЙ, ГРАФИКИ, выполненные на миллиметровке и ОБОСНОВАННЫЕ ВЫВОДЫ, к которым приводят полученные результаты. Сделанные выводы должны соответствовать цели, поставленной в работе. При подготовке к защите выполненной лабораторной работы следует руководствоваться контрольными вопросами, приведенными в МЕТОДИЧЕСКОМ РУКОВОДСТВЕ. Ответы на поставленные вопросы можно найти в литературе, приведенной в рекомендациях.

Графическое представление результатов

В большинстве лабораторных работ связь между физическими величинами необходимо представить на графике. При построении графиков следует руководствоваться следующими правилами:

График нужно выполнить на миллиметровой бумаге используя, как правило, прямоугольную систему координат.

При выборе масштаба необходимо учитывать следующее:

1) цена наименьшего деления на координатных осях не должна превышать абсолютной ошибки физической величины;

2) для каждой координатной оси необходимо указывать масштаб и единицу измерения;

3) единицы измерения физических величин должны соответствовать международной системе единиц (СИ), а используемый масштаб должен быть удобным;

4) пересечение координатных осей необязательно должно совпадать с нулевыми значениями физических величин.

При выборе начала координат надо стремиться к тому, чтобы поле графика использовалось полностью.

Наносимые на график точки необходимо изображать четко и ясно. Каждую точку обводят кружочком или через нее проводят крестик, полуразмер которого равен абсолютной ошибке величин откладываемых вдоль координатных осей.

Через экспериментальные точки проводят плавную кривую. При этом следят за тем, чтобы точки отстояли от этой кривой не более чем на половину ошибки. Число точек, лежащих выше и ниже кривой должно быть примерно одинаковым.

График часто строят в переменных, которые приводят к линейной зависимости величин.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Изучение механических колебаний

Движение, повторяющееся через отдельные промежутки времени, называется колебательным. В живом организме и при диагностике и лечении заболеваний очень широко распространены процессы с повторением различных состояний и описывающих их параметров.

ЦЕЛЬ занятия:

1. Ознакомиться с характеристиками колебаний.

2. Изучить сложение гармонических колебаний и явление резонанса.

Исходные знания:

1. Знать виды механических колебаний.

План изучения темы:

1 .Свободные механические колебания (незатухающие и затухающие).

2. Кинетическая и потенциальная энергии колебательного движения.

3. Сложение гармонических колебаний.

4. Сложное колебание и его гармонический спектр.

5. Вынужденные колебания. Резонанс.

6. Автоколебания.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Лекции.

2. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика, М., 2004, гл. 5, с.71-87.

3. Н.М. Ливенцев Курс физики, М., 1978, т.1, гл.4. с. 67-81.

4. М.Е. Блохина, И.А. Эссаулова, Г.В. Мансурова. Руководство к лаб. работам по медицинской и биологической физике, М., 2001, с. 44-52.

ТЕОРЕТИЧЕСКие предпосылки работы:

Многие процессы в организме являются периодическими, и их можно рассматривать как колебательные, например, процесс дыхания, работа сердца, электрические процессы в сердце и т.д. Рассмотрим механические колебания материальной точки массой m. Примером такой колебательной системы служит пружинный маятник. По второму закону Ньютона

(1)

Предположим, что в данном случае силой трения можно пренебречь, тогда колебания будут происходить под действием упругой силы F = -kx. Тогда соотношение (1) принимает вид:

(2)

Заменяя , получаем дифференциальное уравнение гармонических колебаний

(3)

Его решение имеет вид:

(4)

где ω0 – круговая частота колебаний,

А - амплитуда, (ω0t + φ0)— фаза колебаний,

φ0 - начальная фаза,

x - смещение колеблющейся точки относительно положения равновесия.

График зависимости х = f(t) изображен на рис. 1. Гармонические колебания можно изображать в виде векторных диаграмм (рис. 2). Из точки О, взятой на оси ОХ, проводят вектор А, модуль которого равен амплитуде колебаний.

Рис. 1. Рис.2.

Угол φ представляет собой фазу колебаний, а проекция вектора А на ось OX смещение колеблющейся точки.

Материальная точка может одновременно участвовать в нескольких колебательных движениях. При сложении двух гармонических колебаний, направленных по одной прямой, получается более сложное колебательное движение. Пусть материальная точка участвует в двух гармонических колебаниях одного направления и с одинаковой круговой частотой ω0:

Тогда результирующее смещение х точки равно алгебраической сумме обоих смещений:

x = x1+ x2, (5)

а результирующее движение представляет собой периодическое колебательное движение с той же частотой.

Амплитуда А результирующего колебания равна

(6)

Начальную фазу φ0 результирующего колебания можно вычислить по формуле

(7)

Если частоты складываемых колебаний неодинаковы, то результирующее движение будет негармоническим. При сложении двух гармонических колебаний, совершающихся во взаимно перпендикулярных направлениях, получаются различные траектории материальной точки, называемые фигурами Лиссажу. Форма этих фигур зависит от соотношения частот, фаз и амплитуд складываемых колебаний.

Свободные колебания реальных систем всегда затухают. Затухание свободных механических колебаний вызывается главным образом трением. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний имеет вид:

(8)

где (ω0 – круговая частота собственных колебаний системы (k/m = ); β — коэффициент затухания. Если > β2, то решение этого уравнения имеет вид:

(9)

где ω0 – круговая частота затухающих колебаний ω2=( ), A0 – начальная амплитуда, φ0 – начальная фаза. График зависимости x = f(t) изображен на рисунке 3.

Если > β2 , то колебаний нет и движение будет апериодическим.

Рис.3.

Кроме коэффициента затухания, для характеристики затухающих колебаний используют логарифмический декремент затухания λ. Он определяется как натуральный логарифм отношения двух последовательных амплитуд, соответствующих моментам времени, отличающимся на период:

(10)

Колебания тела, вызванные и поддерживаемые внешней силой, периодически изменяющейся по величине и направлению, называются вынужденными колебаниями, а внешняя сила – вынуждающей силой. Пусть вынуждающая сила изменяется по закону

F = F0cosωt,

(11)

где f0 максимальное значение силы, ω — круговая частота. Тогда дифференциальное уравнение вынужденных колебаний принимает вид:

(12)

Решение этого уравнения представляет собой сумму уравнений, описывающих свободные и вынужденные колебания.

Свободные колебания довольно быстро затухают. Поэтому, пренебрегая собственными колебаниями системы, решение уравнения (12) записывают в следующем виде:

x= А соs (ωt + φ0). (13)

Таким образом, под действием периодической внешней силы (11) возникают вынужденные гармонические колебания с частотой, равной частоте вынуждающей силы.

В этом случае, если частота ω вынуждающей силы принимает значение ωрез, амплитуда вынужденных колебаний системы достигает максимального значения. Это явление называется резонансом. Частота ωрез называется резонансной частотой:

(14)

Амплитуда колебаний Арез, определяется по формуле

(15)

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]