Курса всех форм обучения по направлениям

Среднее значение

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Курса всех форм обучения по направлениям

подготовки бакалавров

100800.62 «Товароведение»

(Часть I )

ОРЕЛ

Издательство ОрелГИЭТ

2012

УДК 53

ББК 22.3

Ф 912

Подготовлено на кафедре математики и естествознания

Рекомендовано Методическим советом инженерно-технологического
факультета

Рецензент: кандидат технических наук, доцент Орловского государственного института экономики и торговли Глазова Г.В.

Фролов М.А., Ашихина Л.А. Лабораторный практикум по дисциплине «Физика» для студентов 1 курса всех форм обучения по направлениям подготовки бакалавров: 100800.62 «Товароведение», 260800.62 «Технология продукции и организация общественного питания» (Часть I). – Орёл: Издательство ОрелГИЭТ, 2012. - 36 с.,

В данном учебном пособии рассматриваются общие правила выполнения и оформления лабораторных работ по физике. Приведены сведения по технике безопасности при выполнении лабораторных работ. Пособие содержит учебный материал к первой части лабораторных работ по механике, молекулярной физике и термодинамике, предусмотренных учебным планом для специальностей 100800.62 «Товароведение» и 260800.62 «Технология продукции и организация общественного питания», а также контрольные вопросы для самопроверки по каждой лабораторной работе.

Материал данного пособия рекомендуется к использованию при изучении дисциплины «Физика» для студентов 1 курса всех форм обучения по указанным направлениям подготовки бакалавриата.

УДК 53

ББК 22.3

Ф 912

СОДЕРЖАНИЕ

ПРАВИЛА ТехникИ безопасности при выполнении лабораторных работ (ЧАСТЬ I) 4

Правила оформления и выполнения лабораторных работ
(ЧАСТЬ I)…………………………………………………………………………………………...4

Лабораторная работа № 1

Обработка и анализ результатов измерений. 6

Лабораторная работа № 2

Определение влажности воздуха. 21

Лабораторная работа № 3

Изучение законов вращательного движения твёрдого тела. 29

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.. 35

ПРАВИЛА ТехникИ безопасности при выполнении

Лабораторных работ

Выполнение лабораторных работ всегда сопряжено с опасностью, во-первых, для жизни и здоровья экспериментатора; во-вторых, для жизни и здоровья окружающих экспериментатора людей; в третьих, повреждения лабораторного оборудования. Поэтому, в лабораториях по физике необходимо соблюдать следующие правила безопасности.

1. В холодное время года категорически запрещается вход в лабораторию в верхней одежде, поскольку она в той или иной степени сковывает движения, что чревато получением травм и порчей лабораторного оборудования.

2. На лабораторных столах должны находиться только необходимые экспериментатору принадлежности. Запрещается класть на лабораторные столы сумки и верхнюю одежду.

3. Использовать лабораторное оборудование можно только после соответствующего разрешения преподавателя, когда есть уверенность в том, что студент имеет чётко представление о порядке действий и правилах использования лабораторного оборудования. До этого выполнение любых действий с лабораторным оборудованием запрещено.

4. Во время проведения эксперимента категорически запрещается разговаривать и совершать любые посторонние действия не связанные с экспериментом.

5. Если в ходе лабораторной работы потребуется включение электропитания (л.р. №2), необходимо дополнительно спросить на это разрешения преподавателя.

6. Категорически запрещается перемещать по столу лабораторное оборудование без разрешения на то преподавателя или переносить с одного стола на другой

7. .Если в ходе выполнения лабораторной работы возникают какие-то проблемные ситуации, связанные с работоспособностью оборудования или с порядком выполнения работы, необходимо сразу же поставить в известность о том преподавателя.

8. По окончании эксперимента лабораторное оборудование должно быть приведено в исходное состояние. Если для проведения эксперимента выдавалось дополнительное оборудование (секундомер, линейка, проволока, микрометр, штангенциркуль и т.д.), его необходимо сдать преподавателю.

9. К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, ознакомившиеся с данной инструкцией и расписавшиеся в журнале по технике безопасности.

Правила оформления и выполнения

Лабораторных работ

Лабораторная работа оформляется на двойном листе в клетку. Для этого необходимо из тетради в клетку вынуть двойной лист (предварительно аккуратно разогнув скрепки) и расположить его вертикально. Порядок оформления листа приведён ниже.

Оформление начинается с информационной части (до пункта 1. Краткая теория). В самом верху листа пишется «Лабораторная работа №__». Далее, через пустую строку, следует название работы и т.д. Каждая последующая строка отделяется от предыдущей пустой строкой, включая пункт 1. Начиная с пункта 1, можно писать на каждой строке, по желанию студента, однако конец одного пункта и начало другого также разделяются пустой строкой. В рукописном тексте (кроме информационной части, названия пунктов и пункта 5 «Выводы») допускаются сокращения и обозначения удобные для студента.

В пункте «Краткая теория» должны быть формулы, определения, графики и рисунки из данного пособия, из учебников, приведённых в пункте «Рекомендуемая литература», а также из любой другой литературы, необходимые для выполнения работы и ответа на контрольные вопросы. Поэтому, перед оформлением данного пункта, необходимо, вначале прочитать указанный пункт в данном пособии, ознакомиться с контрольными вопросами, найти ответы на них в указанной литературе и после этого оформлять.

Пункт 2 «Описание приборов и методов измерений» оформляется согласно данному пособию. Здесь должен быть рисунок лабораторной установки или прибора (если есть), правила пользования установкой (прибором), формулы, относящиеся к данной установке (прибору), необходимые для правильной работы с ней.

Пункт 3 «Порядок выполнения работы» следует полностью переписать из данного пособия.

В пункте 4 «Анализ и обработка результатов измерений» должны быть таблицы, графики, расчёты.

В пункте 5 пишется вывод, в котором говорится о достижении цели работы. Полученные конечные результаты необходимо ещё раз повторить в выводе, указать погрешности измерений и размерности величин.

Домашняя подготовка к лабораторной работе включает в себя оформление информационной части, а также пунктов 1-4. Причём, в пункте 4 должны быть только таблицы для занесения экспериментальных данных и оставлено место на расчеты и построение графиков (если требуется).

На лабораторное занятие студент приходит с оформленной работой. При этом он должен чётко знать название работы, цель и порядок её выполнения. После соответствующей проверки этих знаний преподавателем студент допускается или не допускается до выполнения работы.

В целях экономии времени, при выполнении лабораторной работы необходимо сообщать преподавателю о промежуточных результатах. Например, заполнив первую строку таблицы, показать преподавателю полученный результат. Для проведения расчетов необходимо иметь инженерные калькуляторы, способные вычислять тригонометрические функции, возводить в степень и вычислять корни, что опять же приводит к экономии времени.

По окончании расчетов записывается конечный результат и погрешность измерений, пишется вывод. Затем студент ставит дату, расписывается в строке «Работу выполнил», ставит дату в строке «Работу проверил» и подаёт преподавателю на проверку. Преподаватель проверяет работу и ставит подпись (если нет замечаний) в строке «Работу проверил». Далее необходимо ответить на контрольные вопросы, после чего преподаватель расписывается в строке «Работу принял».

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Изучение нониусов

Измерение длины производится с помощью масштабных линеек. Для увеличения точности измерения пользуются вспомогательными подвижными шкалами — нониусами. Например, если масштабная линейка разделена на миллиметры, т. е. цена одного деления линейки 1 мм, то с помощью нониуса можно повысить точность измерении по ней до одной десятой или более мм.

Нониусы бывают линейными и круговыми. Разберем устройство линейного нониуса. На нониусе делений, которые в сумме равны 1 делению основной шкалы. Если — цена деления нониуса, — цена деления масштабной линейки, то можно написать

. (21)

Отношение называется точностью нониуса. Если, например, b=1 мм, a m=10, то точность нониуса 0,1 мм.

Из рис. 3 видно, что искомая длина тела равна:

, (22)

где k— целое число делений масштабной линейки; — число делений миллиметра, которое необходимо определить с помощью нониуса.

Обозначим через п — число делений нониуса, совпадающее с любым делением масштабной линейки. Следовательно:

Таким образом, длина измеряемого тела равна целому числу k мм масштабной линейки плюс десятые доли числа миллиметров. Аналогично устроены и круговые нониусы.

Нижняя шкала наиболее распространенного микрометра представляет собой обычную миллиметровую шкалу (рис. 4).

Риски верхней шкалы сдвинуты по отношению к рискам нижней шкалы на 0,5 мм. При повороте микрометрического винта на 1 оборот барабан вместе со всем винтом передвигается на 0,5 мм, открывая или закрывая поочередно риски то верхней, то нижней шкалы. Шкала на барабане содержит 50 делений, таким образом, точность микрометра .

При отсчёте по микрометру необходимо учитывать целое число рисок верхней и нижней шкалы (умножая это число на 0,5 мм) и номер деления барабана n, который в момент отсчёта совпадает с осью шкалы стебля D, умножая его на точность микрометра. Иными словами, числовое значение L длины измеряемого микрометром предмета находят по формуле:

(23)

Для того чтобы измерить длину предмета или диаметр отверстия штангенциркулем (рис. 3), следует поместить предмет между неподвижной и "подвижной ножками и или развести выступы по диаметру внутри измеряемого отверстия. Движение перемещающегося устройства штангенциркуля проводится без сильного нажима. Вычисление длины производят по формуле (23), снимая отсчёт по основной шкале и нониусу.

В микрометре для измерения длины предмет зажимают между упором и микрометрическим винтом (рис. 5), вращая последний только с помощью головки , до срабатывания трещотки.

Длину измеряемого предмета находят с помощью формулы (23), используя показания линейной шкалы и шкалы барабана .

Порядок выполнения работы

Задание 1. Измерение диаметра проволоки с помощью микрометра.

1. Измерьте не менее 7 раз диаметр проволоки в разных местах. Результаты занести в табл. 6.

Таблица 6

Номер измерения
1
…
…
…
7

2. Определите границу допускаемой абсолютной ошибки микрометра (приборная ошибка).

3. Вычислите среднее значение диаметра , среднеквадратическое отклонение по формулам методики обработки результатов прямых измерений (случай 2).

4. Определите границу доверительного интервала для заданной доверительной вероятности (задается преподавателем) и числа опытов n.

Сравните приборную погрешность с доверительным интервалом. В окончательный результат запишите большее значение .

Задание 2. Определение объема цилиндра с помощью микрометра и штангенциркуля.

1. Измерьте не менее 7 раз диаметр цилиндра микрометром, а высоту штангенциркулем. Результаты измерений запишите в таблицу (табл. 7).

Таблица 7

Номер измерения
1
…
…
…
7

2. Определите объем цилиндра для каждого отдельного измерения

(24)

3. Определите и по формулам методики обработки результатов прямых измерений (случай 2).

4. Определите доверительный интервал для косвенно измеряемой величины по заданной доверительной вероятности и числу опытов n.

5. Оцените границу абсолютной допускаемой ошибки микрометра и штангенциркуля и .

6. Вычислите относительную приборную ошибку для объёма цилиндра по формуле

(25)

где и берутся из таблицы результатов опытов (табл. 7) и соответствуют случаю, когда .

7. Вычислите абсолютную приборную погрешность объема

(26)

8. Сравните абсолютную приборную погрешность и доверительный интервал. Если они одного порядка, то ошибка измерения объема вычисляется по формуле:

. (27)

Если они отличаются хотя бы на порядок, то берется наибольшая ошибка.

9. Окончательный результат запишите в виде:

. (28)

Примечание. При расчёте приборной ошибки по формуле (25) одновременно учитывается и ошибка, обусловленная округлением чисел, так как они подчиняются одному и тому же закону распределения.

Контрольные вопросы

1. Опишите известные Вам виды измерений.

2. Дайте определение систематической и случайной ошибкам. В чём состоит их основное различие?

3. Какие виды ошибок подчиняются равномерному распределению?

4. Опишите порядок обработки результатов прямых (косвенных) измерений.

5. Почему при измерении объема цилиндра Вам рекомендовалось диаметр измерять микрометром, а высоту — штангенциркулем?

6. Относительная ошибка измерения массы тела составляет 1%, а его скорости—2%. С какой относительной ошибкой можно по таким данным вычислить кинетическую энергию тела?

Лабораторная работа №2

Краткая теория

Атмосферный воздух всегда содержит водяные пары, образующиеся при непрерывном испарении воды со всех водоёмов, с растительного покрова и при выдыхании.

Процессы испарения воды и конденсации пара оказывают большое влияние на температурный режим атмосферы. При хранении и эксплуатации товаров, в сельском хозяйстве, в медицине и во многих технических процессах существенное значение имеет изучение явлений, связанных с изменением влажности воздуха.

Отдельные молекулы, находящиеся вблизи поверхности жидкости и имеющие достаточно высокую кинетическую энергию, преодолевают силы притяжения соседних молекул и вылетают за пределы жидкости. Этот процесс называется испарением. При этом каждая молекула должна совершить работу против действия молекулярных сил, называемую работой выхода , а также работу против сил внешнего давления, связанную с увеличением удельного объема жидкости при переходе в газообразное состояние (работа расширения). В связи с этим кинетическая энергия молекул уменьшается и переходит в потенциальную энергию молекул пара.

Молекулы пара, находящиеся вблизи поверхности жидкости, могут притягиваться её молекулами и вновь возвращаться в жидкость. Этот процесс называется конденсацией пара. На поверхности жидкости всегда происходят оба процесса: испарение и конденсация, однако в зависимости от условий один из них может происходить с большей скоростью. Если количество испаряющихся и конденсирующихся в единицу времени молекул одинаково, то пар находится в динамическом равновесии с жидкостью. Такой пар называется насыщенным.

При испарении вследствие ухода молекул, обладающих высокой кинетической энергией, средняя энергия молекул оставшейся жидкости снижается, т.е. жидкость охлаждается. Чтобы при испарении поддерживать постоянную температуру жидкости, надо сообщать ей теплоту извне. Эта теплота компенсирует работу, совершаемую испаряющимися молекулами.

Скорость испарения зависит от природы жидкости и её температуры. С повышением температуры возрастает кинетическая энергия молекул и ослабляются силы их взаимодействия, препятствующие удалению молекул, поэтому скорость испарения возрастает. Скорость испарения зависит также от степени насыщения пара, образующегося над жидкостью. Для ускорения испарения необходимо удалять образующийся пар. Это объясняет, почему, например, ветер ускоряет испарение в природных условиях.

В атмосфере всегда имеется смесь газов, входящих в состав воздуха (кислород, водород, азот и др.) и водяных паров. К этой смеси применим закон Дальтона: давление смеси газов или паров равно сумме парциальных давлений, т. е. давлений каждого газа или пара в отдельности:

Следовательно, атмосферное давление есть сумма парциальных давлений газов, входящих в состав воздуха и находящегося в нём водяного пара.

Содержание водяного пара в воздухе характеризуется двумя величинами: абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютной влажностью называют массу водяного пара, содержащегося при данных условиях в единице объёма воздуха и выражают в . Так как плотность пара и его парциальное давление пропорциональны, часто измеряют абсолютную влажность парциальным давлением водяного пара и выражают её в миллиметрах ртутного столба. В таблице 1 даны значения давления и плотности насыщенного водяного пара при различных температурах. Как видно из этой таблицы, значение плотности водяного пара в численно близки к его парциальному давлению в

Максимальной влажностью называют взятую в граммах массу водяного пара, насыщающего воздуха при данной температуре или парциальное давление насыщающего пара при данной температуре.

Под относительной влажностью понимают отношение абсолютной влажности е к максимальной и выражают в процентах:

(1)

или через парциальные давления:

. ( )

Относительная влажность указывает, какую долю от наибольшей влажности, возможной при данной температуре, составляет абсолютная влажность. Другими словами, относительная влажность показывает степень насыщения воздуха водяным паром. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем быстрее испаряется вода в данных условиях и наоборот.

Температура, при которой пар, содержащийся в воздухе, делается насыщенным и начинает конденсироваться, называется точкой росы. Абсолютная влажность при данной температуре воздуха численно равняется максимальной влажности при температуре точки росы.

Влажность воздуха измеряется психрометрами и различными гигрометрами, такими как: плёночный, волосной, гигрометр конденсационного типа.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение абсолютной и относительной влажности с помощью гигрометра.

1. По термометру определите температуру окружающего воздуха . По величине из табл. 1 определите максимальную влажность или давление насыщающих паров воды для данной температуры.

2. В камеру гигрометра налейте эфир.

3. Резиновой грушей через камеру прибора продувайте воздух и наблюдайте за её стенкой. В момент появления первых признаков росы (потускнением поверхности) прекратите продувать воздух и быстро отсчитайте температуру по термометру. После того как продувание воздуха было прекращено, температура эфира начинает повышаться и потускнение исчезать с поверхности. Отсчитайте температуру, соответствующую началу исчезновения росы . Найдите среднее значение по формуле (2). Измерения проделайте не менее 3-х раз.

4. По величине , пользуясь табл. 1, найдите значение абсолютной влажности или .

5. По формуле (1) или ( ) определите величину относительной влажности . Сравните полученные результаты.

6. Все измерения проделайте не менее трёх раз. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

№ п/п
1
2
3
Среднее значение

Задание 2. Определение постоянной психрометра Августа

1. Осторожно, чтобы вода не попала на сухой термометр, смочите дистиллированной водой батист, которым обёрнут резервуар одного из термометров психрометра Августа.

2. При установившемся процессе испарения (когда температура перестанет изменяться) отсчитайте разность температур .

3. Определите атмосферное давление по барометру.

4. Рассчитайте постоянную психрометра Августа по формуле (8).

5. Все измерения проделайте не менее трёх раз. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

№ п/п
1
2
3
Среднее значение

Задание 3. Определение абсолютной и относительной влажности с помощью психрометра Ассмана.

1. Смочите дистиллированной водой батист, которым обёрнут один из термометров психрометра. Включите в сеть вентилятор. Когда показания установятся (через 4—5 мин работы вентилятора), отсчитайте температуры по обоим термометрам и .

2. Определите величину барометром.

3. Из табл. 1 определите значение для температуры .

4. По формуле (7) определите абсолютную влажность.

5. По табл. 2 определите значение относительной влажности.

6. Все измерения проделайте не менее трёх раз. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Контрольные вопросы

1. Что такое абсолютная влажность воздуха и в каких единицах она измеряется?

2. Что такое относительная влажность воздуха, и в каких единицах она измеряется?

3. Перечислите способы определения влажности воздуха.

4. Что такое точка росы?

5. В каких случаях наблюдается относительная влажность воздуха, близкая к 100%?

6. Каким является водяной пар, находящийся в воздухе при температуре выше точки росы, при температуре ниже точки росы?

7. Оба термометра в психрометре Ассмана показывают одинаковую температуру. Какова относительная влажность воздуха?

8. Как изменится разность показаний сухого и влажного термометров в психрометре при понижении температуры воздуха, если абсолютная влажность остается неизменной?

9. Как образуется туман?

Т а б л и ц а 1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ТВЁРДОГО ТЕЛА

1. Цель работы — изучение основных законов вращательного движения твёрдого тела вокруг неподвижной оси.

Краткая теория

При вращении твёрдого тела вокруг неподвижной оси все точки этого тела описывают окружности, центры которых лежат на одной прямой, совпадающей с осью вращения тела.

Угловое положение любой точки твёрдого тела при вращении его вокруг неподвижной оси определяется (измеряется) углом поворота тела вокруг заданной оси. В системе СИ за единицу измерения плоского угла принят радиан.

Зависимость угла поворота тела от времени называется уравнением вращательного движения. Конкретный вил этого уравнения зависит от таких характеристик, как угловая скорость вращения и угловое ускорение . Твёрдое тело может вращаться равномерно, равноускоренно или равнозамедленно и неравномерно.

Средняя угловая скорость вращения твёрдого тела вокруг неподвижной оси измеряется отношением угла , на который повернулось тело за время , к величине этого промежутка времени. Предел, к которому стремится средняя угловая скорость при стремлении к нулю, т. е. производная углового перемещения по времени , называется мгновенной угловой скоростью. Быстрота изменения угловой скорости во времени характеризуется угловым ускорением:

В системе СИ угловая скорость измеряется в радианах в секунду , а единицей измерения углового ускорения принят радиан на секунду в квадрате .

И угловая скорость, и угловое ускорение — величины векторные и они относятся к группе аксиальных (осевых) векторов, т. е. таких векторов, направление которых определённым образом связано с направлением вращения твёрдого тела относительно заданной оси (рис. 1). Так, например, вектор угловой скорости совпадает с осью вращения, а положительное направление этого вектора определяется по правилу правого винта (буравчика). Вектор углового ускорения совпадает с направлением вектора угловой скорости, когда угловая скорость вращения тела возрастает . Вектор будет иметь направление противоположное направлению угловой скорости, если угловая скорость вращения твёрдого тела убывает .

При вращении твёрдого тела вокруг неподвижной оси угловая скорость и угловое ускорение одинаковы для всех точек этого тела. Что касается таких величин, как линейная скорость и линейное ускорение , то они одинаковы только для точек, равноудалённых от оси вращения. Однако для любой точки вращающегося твёрдого тела существует вполне определённая связь между соответствующими кинематическими характеристиками, а именно:

где — модуль радиуса-вектора -й точки.

Для того чтобы твёрдое тело привести во вращение вокруг неподвижной оси, необходимо хотя бы в одной из его точек приложить внешнюю силу, но так, чтобы линия действия этой силы не пересекалась с осью вращения рассматриваемого тела, не совпадала бы с этой осью и не была бы параллельна ей. Из сказанного следует, что не всякая сила может вызвать вращение тела.

Рассмотрим случай, когда на твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси (рис. 2), действует сила , расположенная в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, а положение точки А приложения этой силы определяется радиусом-вектором . Сила называется вращающей силой. Величина , равная векторному произведению , называется вращающим моментом. Положительное направление вектора определяется аналогично вектору угловой скорости тела, т. е. по правилу правого винта.

Численное значение (модуль) вектора вращающего момента вычисляется по формуле .

Величина представляет собой кратчайшее расстояние от линии действия силы до оси вращения тела и называется плечом силы .

В системе СИ единица момента силы . Рис. 2.

Если на тело, закреплённое на оси, действуют одновременно несколько сил, то суммарный момент будет равен алгебраической сумме моментов всех действующих на данное тело сил:

Вращающий момент сообщает твёрдому телу угловое ускорение, величина которого зависит не только от величины вращающего момента, но и от момента инерции рассматриваемого тела относительно заданной оси.

По определению моментом инерции материальной точки относительно данной оси называется произведение массы этой материальной точки на квадрат её расстояния от оси вращения: .

Момент инерции всего тела относительно какой-либо оси равен сумме моментов инерции всех составляющих его частиц относительно этой оси:

(1)

где и — соответственно масса -й частицы и её расстояние до оси
(i = l, 2,..., n).

Из приведённого соотношения следует, что чем больше масса тела и чем дальше от оси вращения расположены частицы этого тела, тем больше и его момент инерции. Момент инерции тела зависит не только от его массы, но и от того, как эта масса распределена относительно оси вращения.

Закон, устанавливающий зависимость между и , характеризует вращательное движение твёрдого тела с учетом действующих на это тело сил и называется основным законом динамики вращательного движения.

В общем случае основной закон динамики вращательного движения твёрдого тела может быть записан в таком виде:

. (2)

Если в процессе вращения твёрдого тела момент инерции остаётся постоянным, то уравнение (2) упрощается:

, (3)

или

откуда:

. (4)

Из выражения (4) следует, что угловое ускорение твёрдого тела при его вращении вокруг неподвижной оси прямо пропорционально вращающему моменту и обратно пропорционально моменту инерции твёрдого тела относительно этой оси.

Уравнение (4) аналогично уравнению, выражающему второй закон Ньютона. Оно отличается тем, что в нём сила заменяется моментом силы, а масса — моментом инерции тела.

Кинетическая энергия твердого тела в случае вращения тела вокруг неподвижной оси связана с угловой скоростью и моментом инерции этого тела соотношением:

. (5)

Фундаментальные работы по теории вращения твёрдого тела принадлежат Леонарду Эйлеру, Софье Ковалевской, Н. Е. Жуковскому, А. Н. Крылову и др.

Порядок выполнения работы

Приборы и принадлежности: лабораторная установка «маятник Обербека», набор гирь (грузов) разной массы (100 г, 150 г, 200 г и т. д.), секундомер, линейка.

1. Ознакомиться с лабораторной установкой и подготовить её к работе
(в присутствии лаборанта).

2. Подготовить таблицу для записи результатов (по прилагаемой форме).

Номер опыта	,	,	,	,	,	,	,
1
2
3
…
18

3. Закрепить подвижные грузы на стержнях крестовины как можно ближе к оси вращения. Чтобы вращение системы происходило без биений, грузы располагать на одинаковом расстоянии от оси вращения и надёжно закреплять.

4. Измерить при помощи штангенциркуля диаметр шкива ( ), на который предполагается наматывать нить для подвески груза .

5. Определить на технических весах массу груза (в некоторых случаях масса может быть задана).

6. Намотать на шкив (радиус которого измерили) нить, предварительно закрепив её на ободе шкива. Длина нити должна быть больше высоты груза над заданным уровнем.

7. Подвесить к свободному концу нити груз и, удерживая груз в неподвижном состоянии, измерить при помощи линейки высоту груза над заданным уровнем.

8. Предоставить возможность грузу падать и измерить с помощью секундомера время движения груза на участке пути, равном .

9. Повторить данный опыт и измерения величин и не менее 3-х раз при различных (по указанию преподавателя) сочетаниях значений и . Для каждого опыта вычислить и по формулам (9) и (8). Результаты прямых измерений и расчётов записать в таблицу.

10. На основании полученных опытных данных построить на миллиметровой бумаге график зависимости от .

11. Определить графическим методом, используя формулу (10), момент инерции «маятника Обербека» при заданном расположении грузов на стержнях крестовины, т. е. и погрешность .

12. Изменить положение подвижных грузов на стержнях крестовины, переместив их подальше от оси вращения системы, и закрепить их надёжно, так чтобы вращающаяся система была в безразличном состоянии равновесия.

13. Выполнить все пункты (п. 6—11) задания при новом расположении грузов на стержнях крестовины.

14. Вычислить разность . Ответ записать в единицах СИ.

15. На основе анализа полученных результатов дать ответ на следующие вопросы (письменно):

а) как изменяется угловое ускорение системы при изменении момента инерции (при прочих равных условиях)?

б) описать характер зависимости величины момента инерции вращающейся системы от расположения её массы относительно оси вращения.

16. Оформить отчёт по лабораторной работе и предъявить преподавателю.

5. Контрольные вопросы

1.Какие физические величины используются для характеристики вращательного движения тела? Единицы измерения этих величин в СИ.

2.Напишите формулу момента инерции твёрдого тела относительно неподвижной оси вращения и объясните её.

3.Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения твёрдого тела. Напишите уравнение основного закона динамики вращательного движения для наиболее общего случая.

4.Через какую точку тела должна проходить ось вращения, чтобы момент инерции относительно этой оси имел наименьшее значение?

5.Напишите формулу, устанавливающую связь между угловым и линейным ускорением соответствующих точек тела, совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси.

6.Объясните, почему акробат, делая двойное или тройное сальто, старается сгруппировать своё тело «в клубок».

7.Объясните, почему для реальной вращающейся системы график функций может и не проходить через начало координат.

8.Приведите примеры (не менее трёх) практического использования центрифуги.

9.Объясните назначение и принцип действия центрифуги в стиральных машинах и в сепараторах.

Рекомендуемая литература

1. Геворкян Р.Г., Шепель В.В. Курс физики. 1959

2. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики, т. 1. – М.: Наука, 1974. 337 с.

3. Савельев И.В. Курс общей физики, т 1. – М. : Наука, 1987.

4. Трофимова Г.И. Курс физики. Учебник для ВУЗов. М. : Высшая школа, 1989.

5. Шубин А.С. Курс общей физики. – М.: Высшая школа, 1976. – 480 с.

Фролов Марат Александрович

Ашихина Людмила Анатольевна

Лабораторный практикум
по дисциплине «Физика» для студентов

курса всех форм обучения по направлениям

подготовки бакалавров

100800.62 «Товароведение»

(Часть I )

ОРЕЛ

Издательство ОрелГИЭТ

2012

УДК 53

ББК 22.3

Ф 912

Подготовлено на кафедре математики и естествознания

Рекомендовано Методическим советом инженерно-технологического
факультета

УДК 53

ББК 22.3

Ф 912

СОДЕРЖАНИЕ

ПРАВИЛА ТехникИ безопасности при выполнении лабораторных работ (ЧАСТЬ I) 4

Лабораторная работа № 1

Обработка и анализ результатов измерений. 6

Лабораторная работа № 2

Определение влажности воздуха. 21

Лабораторная работа № 3

Изучение законов вращательного движения твёрдого тела. 29

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.. 35

Дата: 2018-12-21, просмотров: 442.

12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒