Теоретическое введение

1 2 3 4 5 6 7

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение….…………………………………………………...2

Правила работы студентов в лаборатории …………………3

Работа 1.1 Изучение равноускоренного движения на машине Атвуда……………………………………………….4

Теоретическое введение к работам 1.2.а, 1.2.б, 1.3……….10

Работа 1.2.а Определение модуля Юнга по растяжению проволоки……………………………………………………14

Работа 1.2.б Определение модуля Юнга по растяжению проволоки……………………………………………………16

Работа 1.3 Определение модуля Юнга по прогибу стержня………………………………………………………19

Теоретическое введение к работам 1.4, 1.5, 1.6……….….23

Работа 1.4 Определение момента инерции кольца методом крутильных колебаний……………………………………...26

Работа 1.4 Определение момента инерции твердых тел методом крутильных колебаний………………………… 30

Работа 1.6 Проверка основного уравнения динамики вращательного движения……………………………… …37

Работа 1.7 Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника………………...…45

Работа 1.8 Определение коэффициента возвращающей силы и периода колебаний нагруженной пружины………51

Работа 1.9 Изучение упругого удара шаров………………57

Литература………………………………………………......63

ВВЕДЕНИЕ

“Методические указания к выполнению лабораторных работ по физике. Механика” предназначены для студентов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавриата 110800(35.03.06) «Агроинженерия», 140100 (13.04.01) «Теплоэнергетика и теплотехника», 270800(08.03.01) «Строительство», 280700 (20.03.01) «Техносферная безопасность». Дисциплина "Физика" в этих ООП относится к базовой части математического и естественнонаучного цикла дисциплин. Методические указания содержат описания лабораторных работ по механике, составлены с учетом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) и направлены на формирование следующих компетенций:

- способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

- готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе;

- стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, владение навыками самостоятельной работы;

- способность к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования;

- способность решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики;

- способность проводить и оценивать результаты измерений;

- готовность к обработке результатов экспериментальных исследований.

Правила работы студентов в лаборатории

1 Студент допускается к работе в лаборатории только после того, как получит общий инструктаж и распишется в соответствующем журнале.

2 Перед выполнением работы студент должен получить допуск у преподавателя. Преподаватель проверяет готовность студента к сознательному выполнению лабораторной работы, а именно, знание теории и методики эксперимента, наличие стандартного бланка отчета с изображенной принципиальной схемой установки, рабочими формулами и формулами погрешностей, а также с подготовленными таблицами для экспериментальных и расчетных данных.

3 Получив допуск, студент должен ознакомиться с измерительными приборами, которые находятся на рабочем месте, и сведения о приборах записать в табл. 1.

Таблица 1 - Сведения об измерительных приборах

№

п/п

Наименование

прибора

Пределы измерений

Класс точности

Цена деления

Предельная абсолютная погрешность

4 Все результаты измерений и графики необходимо показать преподавателю, прежде чем оформлять отчет.

5 Отчет оформляется на бланке, который после защиты работы остается у преподавателя.

6 После окончания работы студент должен привести в порядок рабочее место.

7 За повреждение приборов студент несет административную и материальную ответственность.

Порядок построения графиков

В ряде работ результаты измерений представляются графически. Графики удобно рисовать на миллиметровой бумаге (или на бумаге в клетку), выбирая масштаб таким образом, чтобы кривые занимали практически все поле чертежа. Для построения графиков обычно используется прямоугольная система координат. По оси ординат откладывается функция, а по оси абсцисс – аргумент. На осях наносятся равномерно метки через 5 или 10 мм. Возле каждой метки на оси ординат слева, а на оси абсцисс снизу пишутся числовые значения физических величин. В начале координат помещается наименьшее значение (а не нуль) измеряемых величин, а в конце оси – наибольшее. Деление масштаба должно соответствовать единице измерения, откладываемой на оси, или отличаться от нее в 2 раза, 5 или 10^k раз, где k = ± 1, ± 2, ±3 и т.д. Другие масштабы не рекомендуются, так как при нанесении точек на график требуются сложные арифметические вычисления.

Полученные экспериментальные данные наносятся на график в виде крестиков. Между точками проводится плавная линия так, чтобы точки находились по обе стороны от нее примерно на одинаковом расстоянии.

РАБОТА 1.1 ИЗУЧЕНИЕ РАВНОУСКОРЕННОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАШИНЕ АТВУДА

Цель paботы: изучение законов прямолинейного равноускоренного движения грузов в поле тяготения Земли.

Теоретическое введение

В работе изучается равноускоренное движение системы связанных грузов. Движение грузов описывается основным уравнением динамики (II законом Ньютона)

, (1.1)

где m – масса тела, – ускорение этого тела, -сумма сил, действующих на тело.

Машина Атвуда (рисунок 1.1) представляет собой блок, через который перекинута нить с грузами массой m₁и m_2.Если массы грузов имеют одинаковые значения, система находится в безразличном равновесии, и грузы неподвижны. В случае, если массы грузов отличаются на величину Δ m, система придет в движение и грузы начнут перемещаться с ускорением а.

Рисунок 1.1-Связанные тела

Запишем уравнение динамики в проекции на вертикальную ось для первого груза:

- m_1· a= T- m₁g (1.2)

Запишем уравнение динамики в проекции на вертикальную ось для второго груза

m_2·a = T- m₂g (1.3)

Вычитая из уравнения (1.3) уравнение (1.2) и учитывая, что натяжение нити для первого и второго груза одинаковы в приближении невесомости блока, получим выражение:

(m₁ +m_2)·a = (m₁ -m_2)·g (1.4)

Отсюда следует:

(1.5)