close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ДЗ к лабам по физике

код для вставкиСкачать
Лабораторная работа №2. Изучение законов равноускоренного движения на машине Атвуда.
1.
Физические понятия
:
вектор перемещения;
вектор скорости;
вектор ускорения; траектория, пройденный путь; поступательное движение;
вращательное движение;
равноускоренное движение;
сила, момент силы; масса, момент инерции;
основное уравнение динамики для поступательного
и вращательного движений. 2.
Выведите формулы для равноускоренного движения:
t
a
V
V
+
=
0
,
2
2
0
0
t
a
t
V
r
r
+
+
=
.
3.
Приведите в конспекте подробный вывод формулы (7).
4.
Расчетное задание.
На рисунке обозначены массы грузов, перегрузков, радиус и масса
блока, а в таблице приведены значения этих величин. Рассчитайте
ускорение, с которым будут двигаться грузы. На одном листе
миллиметровки постройте два графика зависимости S
от 2
t
(
S
–
путь, пройденный грузами из состояния покоя за время t
)
: один
график для случая, который изображен на рисунке, второй – для
случая, когда один из перегрузков перенесут с правого груза на
левый. При построении графиков возьмите не менее пяти значений
величины S
в диапазоне от нуля до 60 см.
Блок считайте однородным диском с моментом инерции
2
/
2
1
R
M
I
=
.
Номер бригады
D
m
, г
M
1
, г
R
,
см
M
, г
1 и 7
5
40
7,0
50
2 и 8
5
30
7,0
50
3 и 9
5
20
7,0
50
4 и 10
7
40
7,0
70
5 и 11
7
30
7,0
70
6 и 12
7
20
7,0
70
5.
Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3,4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
1
M
1
M
m
D
M
R
Лабораторная работа №3
Изучение равноускоренного движения тел на примере их свободного
падения в поле тяготения Земли
1. Физические понятия:
вектор перемещения; вектор скорости;
вектор ускорения; равноускоренное движение;
свободное падение;
средняя скорость; средняя путевая скорость.
2. Выведите формулы (8) и (10).
3. Выполните упражнение 1.
4. Используя формулу (13), постройте график зависимости V
от t
.
При построении графика рассчитайте 0
V
по формуле
0
0
gt
V
=
, где 2
с
м
8
.
9
=
g
.
Значения 0
t
и t
приведены в таблице:
№ бригады
1 и 7
2 и 8
3 и 9
4 и 10
5 и 11
6 и 12
0
t
,
c
0,045
0,064
0,078
0,090
0,100
0,110
t
,
c
0,100
0,150
0,190
0,230
0,270
0,090
0,140
0,180
0,220
0,260
0,070
0,120
0,160
0,200
0,240
0,050
0,100
0,150
0,190
0,230
0,040
0,090
0,140
0,180
0,220
0,030
0,080
0,130
0,170
0,210
На этот же график будите наносить экспериментальные точки, которые будут Вами
получены при выполнении упражнения 3.
При выполнении лабораторной работы выберите следующие значения положения
верхнего фотодатчика 0
r
.
№ бригады
1 и 7
2 и 8
3 и 9
4 и 10
5 и 11
6 и 12
0
r
,см
1
2
3
4
5
6
1.
Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №4
Изучение закона сохранения механической энергии
1.
Физические понятия:
2
инерциальные и неинерциальные системы отсчета;
работа силы; кинетическая энергия; теорема об изменении кинетической энергии; консервативные силы, диссипативные силы; гироскопические силы;
потенциальные и консервативные силы
потенциальная энергия; полная механическая энергия;
закон сохранения механической энергии. 2.
Приведите пример: все внутренние силы консервативные, но механическая энергия
системы не сохраняется.
3.
Приведите пример: система замкнутая, но механическая энергия системы не
сохраняется.
4.
Расчетное задание
.
По приведенным ниже результатам измерений рассчитайте ускорение свободного
падения и погрешность этой величины: 2
с
м
...)
(...
±
=
g
.
Расстояние между фотодатчиками
)
1
101
(
±
=
S
мм
Длина нити
)
5
.
0
5
,
52
(
±
=
l
см
Номер бригады
Угол
отклонения
нити от
вертикали Время пролета шарика между фотодатчиками,
измеренное в трех опытах
t
1
, мс
t
2
, мс
t
3
, мс
1 и 7
0
0
5
,
0
0
,
45
±
=
j
58
60
56
2 и 8
0
0
5
,
0
0
,
40
±
=
j
65
66
64
3 и 9
0
0
5
,
0
0
,
35
±
=
j
74
77
71
4 и 10
0
0
5
,
0
0
,
30
±
=
j
86
90
82
5 и 11
0
0
5
,
0
0
,
25
±
=
j
103
100
106
6 и 12
0
0
5
,
0
0
,
20
±
=
j
128
122
134
5.
Постройте график зависимости 2
V
от h
gh
V
2
2
=
, где 2
с
м
8
.
9
=
g
.
При построении графика возьмите не менее 5 значений h
в диапазоне от нуля до
0,25 м . На этот график наносите экспериментальные точки зависимости 2
V
от h
,
полученные при выполнении работы.
6. Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 4, 5 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №6
Изучение закона сохранения момента импульса
1.
Физические понятия:
3
момент инерции твердого тела;
теорема Штейнера;
момент силы относительно оси;
момент импульса твердого тела;
уравнение, описывающее вращение твердого тела вокруг неподвижной оси; закон сохранения момента импульса.
2. Выведите формулу (3).
3. Проекция момента импульса z
L
твердого тела, вращающегося вокруг оси Z
с угловой
скоростью w
равна
w
z
z
I
L
=
,
где -
z
I
момент инерции тела относительно оси Z
.
Приведите в конспекте вывод этого соотношения.
4. Рассчитайте момент инерции z
I
тела изображенного на рисунке, воспользовавшись
формулой
2
ц
д
nma
nI
I
I
z
+
+
=
,
где
-
д
I
момент инерции диска относительно оси вращения; -
ц
I
момент инерции
цилиндра относительно оси, проходящей через его центр масс; -
=
2
n
число цилиндров;
-
m
масса одного цилиндра; r
R
a
-
=
.
Номер бригады
m
, г
M
, г
r
,
см
R
, см
1 и 7
100
1000
2
10
2 и 8
200
1100
3
10
3 и 9
300
1200
4
10
4 и 10
400
1300
2
10
5 и 11
500
1400
3
10
6 и 12
600
1500
4
10
диск
а
цилиндр
m, r
M, R
O
сь
Z
5. Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №7
Изучение вращательного движения твердого тела
1.
Физические понятия:
твердое тело;
момент инерции;
момент силы относительно точки, относительно оси;
угловая скорость, угловое ускорение;
4
основное уравнение динамики вращательного движения;
теорема Штейнера ( формулировка, вывод)
2.
Приведите подробный вывод уравнения (5).
3.
Используя теорему Штейнера, получите и запишите в конспекте выражение для
расчета момента инерции тела, изображенного на рисунке
4.
Расчетное задание
. На рисунке изображен маятник Обербека, состоящий из цилиндрического шкива и
четырех взаимно перпендикулярных тонких стержней, по которым могут перемещаться
одинаковые шары. Радиус шкива r
=
2
см, его масса m
2
=
50 г, длина каждого стержня
L
=
40
см, масса m
1
=
100 г, радиус шара R
=
2
см, масса шара m
0
=
200 г. С помощью
уравнения, полученного в пункте 3, рассчитайте момент инерции такого маятника.
2
,
:
m
r
шкив
0
,
:
m
R
шар
1
,
:
m
L
стержень
a
Значения а
возьмите из таблицы
Номер
бригады
1 и 7
2 и 8
3 и 9 4 и 10
5 и 11
6 и 12
а
, см
10
15
20
25
30
35
5.
Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №8
Определение момента инерции и проверка теоремы Штейнера
1.
Физические понятия
:
момент инерции;
момент силы;
угловая скорость, угловое ускорение;
основное уравнение динамики вращательного движения;
теорема Штейнера ( формулировка, вывод);
гармонические колебания, дифференциальное уравнение гармонических коле -
баний.
5
2.
Приведите подробный вывод формулы (2).
3.
Пусть погрешности измеряемых параметров установки равны R
D
, r
D
, H
D
и T
D
. Используя формулу (6), запишите выражение для расчета относительной
погрешности I
I
D
.
4.
Расчетное задание. Предположим, что в Упражнении 1 получены следующие результаты:
)
1
122
(
±
=
R
мм,
)
1
65
(
±
=
r
мм,
)
5
542
(
±
=
H
мм.
Время t
50 колебаний и его погрешность представлены в таблице.
Номер
бригады
1 и 7
2 и 8
3 и 9
4 и 10
5 и 11
6 и 12
t
, с
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
t
D
, с
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Рассчитайте момент инерции I
платформы массой m
=600 г и погрешность D
I
момента инерции..
5.
Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №9
Определение момента инерции плоского тела относительно различных осей
1.
Физические понятия
:
твердое тело;
момент инерции твердого тела относительно оси;
момент силы относительно точки, относительно оси;
угловая скорость, угловое ускорение;
основное уравнение динамики вращательного движения;
теорема Штейнера;
гармонические колебания, дифференциальное уравнение гармонических
колебаний;
свободная ось тела, главные оси инерции тела
2.
Приведите подробный вывод формул (3) и (8). 3.
Пусть погрешности измеряемых параметров установки равны R
D
, r
D
, H
D
и T
D
.
Используя формулу (7), запишите выражение для расчета относительной
погрешности I
I
D
.
4.
Расчетное задание. А) Предположим, что в «Упражнении 1» получены следующие результаты:
6
)
1
122
(
±
=
R
мм, )
1
65
(
±
=
r
мм, )
5
542
(
±
=
H
мм,
)
5
,
0
5
,
72
(
±
=
t
с (время 50 колебаний).
Рассчитайте момент инерции I
платформы массой 200 г и его погрешность D
I
.
Б) Используя формулу (3), определите моменты инерции x
I
, y
I
и z
I
прямого
однородного параллелепипеда массы m
=
1
кг
, относительно осей X
, Y
и Z
, которые
проходят через центры граней, перпендикулярных этим осям (см. рис.). Размеры
параллелепипеда указаны в таблице. Вычислите отношение z
y
x
I
I
I
+
. Объясните,
почему это отношение не равно 1.
Z
X
Y
a
b
c
Номер бригады
a
, см
b
, см
c
, см
1 и 7
13
10
1
2 и 8
13
10
2
3 и 9
14
11
1
4 и 10
14
11
2
5 и 11
15
12
1
6 и 12
15
12
2
5.
Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения. Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №10
Изучение упругих свойств пружины.
1.
Физические понятия
:
упругие силы, предел упругости;
нормальное и тангенциальное напряжение;
закон Гука для деформации растяжения (сжатия);
закон Гука для деформации сдвига;
модуль Юнга, модуль сдвига;
коэффициент Пуассона;
деформация кручения, модуль кручения;
гармонические колебания, дифференциальное уравнение, описывающее
гармонические колебания;
7
2.
Приведите подробный вывод формулы (3).
3.
Перечислите параметры, от которых зависит коэффициент жесткости пружины.
4.
Расчетное задание.
Груз массы m
подвешен на стальной пружине, параметры которой указаны в
таблице. По этим данным рассчитайте коэффициент жесткости пружины.
Постройте график зависимости 2
T
от m
, где T
– период малых колебаний груза.
При построении графика возьмите не менее пяти значений массы m
в диапазоне от
0 до 0,3 кг. Модуль сдвига железа (стали) N
=
81
×
10
9
Па.
Номер
бригады
Радиус R
пружины, мм
Радиус r
проволоки,
мм
Число витков n
пружины
1 и 7
15
0,80
55
2 и 8
20
0,80
60
3 и 9
10
0,80
65
4 и 10
30
0,60
50
5 и 11
15
0,60
45
6 и 12
20
0,60
40
5. Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №11
Колебания маятника
1.
Физические понятия
:
гармонические колебания;
амплитуда, частота, период, фаза, начальная фаза колебаний;
дифференциальное уравнение незатухающих гармонических колебаний;
изохронные колебания;
математический маятник (формула для периода колебания);
физический маятник (формула для периода колебания);
приведенная длина и центр качания физического маятника;
затухающие колебания, дифференциальное уравнение, характеристики
затухания;
момент инерции;
теорема Штейнера.
2.
Приведите подробный вывод формулы (5).
3.
Чему равен момент инерции шара относительно оси, проходящей через его центр
масс. 4.
Расчетное задание.
А). Используя формулу (5), рассчитайте период колебания шара массой m
и
радиуса R
, подвешенного на невесомой и нерастяжимой нити. Расстояние l
от
точки подвеса до центра масс шара равно 20 см..
Значения R
приведены в таблице.
8
Номер
бригады
1 и 7
2 и 8
3 и 9
4 и 10
5 и 11
6 и12
R
, см
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0
Докажите, можно ли такой маятник считать математическим.
Б). Используя формулу (7), для математического маятника длиной l
=
50
см
постройте график зависимости периода колебаний T
от квадрата 2
m
a
угловой
амплитуды колебаний. При построении графика возьмите не менее пяти значений
угла в диапазоне 2
/
0
p
<
a
<
m
. 5. Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №12
Колебания связанной системы
1.
Физические понятия:
гармонические колебания;
амплитуда, частота, период, фаза, начальная фаза;
момент импульса, момент силы, момент инерции;
дифференциальное уравнение гармонических колебаний;
математический и физический маятники;
метод векторных диаграмм для сложения гармонических колебаний;
синфазные и противофазные колебания;
определение биений.
2. Выведите формулу (3).
3. Выведите формулу, описывающую биения
t
t
m
w
w
a
a
cos
2
cos
D
=
.
4. Расчетное задание.
А). Считая маятники математическими, рассчитайте момент инерции I
одного маятника, если длина подвеса 7
,
0
=
L
м, а масса маятника 5
,
1
=
m
кг.
Б). Используя формулы (3) и (4) рассчитайте частоты синфазных 1
w
и
противофазных 2
w
колебаний. Необходимые данные приведены в таблице.
Номер бригады
l
, м
d
, м
F
, Н
1 и 7
0.4
0.1
0.8
2 и 8
0.5
0.2
0.9
3 и 9
0.6
0.3
1.0
4 и 10
0.4
0.3
1.1
5 и 11
0.5
0.1
1.2
6 и 12
0.6
0.2
1.3
По результатам расчета определите частоту биений w
D
.
5. Сформулируйте основную задачу работы и порядок ее выполнения.
9
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №13
Исследование собственных колебаний струны
1.
Физические понятия:
определение волны;
уравнение плоской волны;
продольные и поперечные волны;
длина волны;
фазовая скорость;
волновое число;
фронт волны, фазовая поверхность;
стоячая волна;
общее волновое уравнение; скорость волны в струне.
2. Выведите выражение (2).
3. Сформулируйте условие возникновения стоячей волны в струне.
4. Расчетная часть.
Предположим, что, пропуская через струну переменный ток частотой 50
=
n
Гц,
получены результаты представленные в таблице. Постройте график зависимости 2
l
от T
и
с помощью графика, воспользовавшись формулой (10), рассчитайте значение r
линейной
плотности струны.
Номер
бригады
n
Результаты измерений
1 и 7
1
T
, Н
2
4
6
8
10
l
, м
0.32
0.45
0.54
0.63
0.71
2 и 8
2
T
, Н
2
4
6
8
10
l
, м
0.63
0.90
1.10
1.26
1.41
3 и 9
3
T
, Н
1
2
3
4
5
l
, м
0.67
0.95
1.16
1.34
1.41
4 и 10
1
T
, Н
2
4
6
8
10
l
, м
0.22
0.32
0.35
0.44
0.50
5 и 11
2
T
, Н
1
3
5
7
9
l
, м
0.32
0.55
0.71
0.84
0.95
6 и 12
3
T
, Н
1
2
3
4
5
l
, м
0.47
0.67
0.82
0.95
1.06
5. Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №14
10
Изучение стоячих волн
1.
Физические понятия:
определение волны;
уравнение плоской волны;
продольные и поперечные волны;
длина волны;
фазовая скорость;
волновое число;
фронт волны, фазовая поверхность;
стоячая волна;
общее волновое уравнение; скорость волны в струне.
2. Выведите выражение (2).
3. Сформулируйте условие возникновения стоячей волны в струне.
4. Расчетное задание.
Предположим, что, пропуская через струну длиной 2
.
1
=
l
м. переменный ток,
получены результаты представленные в таблице. Постройте график зависимости 2
n
от T
и с помощью графика, воспользовавшись формулой (9), рассчитайте значение r
линейной плотности струны.
Номер
бригады
n
Результаты измерений
1 и 7
1
T
, Н
4
8
12
16
20
n
, Гц
19
26
32
37
42
2 и 8
2
T
, Н
4
8
12
16
20
n
, Гц
37
53
65
75
83
3 и 9
3
T
, Н
4
8
12
16
20
n
, Гц
56
79
97
112
125
4 и 10
1
T
, Н
4
8
12
16
20
n
, Гц
26
37
46
53
59
5 и 11
2
T
, Н
4
8
12
16
20
n
, Гц
53
74
92
106
120
6 и 12
3
T
, Н
4
8
12
16
20
n
, Гц
78
110
138
160
177
5. Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
11
Лабораторная работа №15
Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса
1.
Физические понятия
:
внутреннее трение, вязкость, коэффициент вязкости;
ламинарное и турбулентное течения, число Рейнольдса;
уравнение Бернулли;
движение тел в жидкостях и газах;
лобовое сопротивление, подъемная сила, формула Стокса.
2.
Выведите формулу для расчета погрешности коэффициента вязкости, исходя из
выражения (6). Считайте заданными величины погрешностей Δ
r
и Δ
V
.
3.
Расчетное задание.
Свинцовый шарик радиуса r
=
1,5
мм положили на поверхность жидкости и без
толчка отпустили. Постройте график зависимости скорости V
шарика от времени t
. Движение шарика описывается дифференциальным уравнением
rV
g
r
g
r
dt
dV
r
ph
-
r
p
-
r
p
=
r
p
6
3
4
3
4
3
4
ж
3
ш
3
ш
3
.
Решение этого уравнения, удовлетворяющее начальному условию 0
)
0
(
=
V
, имеет вид
(
)
t
-
-
=
/
уст
1
t
e
V
V
,
где
2
уст
)
(
9
2
gr
V
ж
ш
h
r
-
r
=
, h
r
=
t
2
ш
9
2
r
.
Плотность свинца =
r
ш
11,3 г/см
3
=
11,3
×
10
3
кг/м
3
,
Плотность жидкости =
r
ж
1,26 г/см
3
=
1,26
×
10
3
кг/м
3
,
Ускорение свободного падения g
=
9,8
м/с
2
,
Коэффициент вязкости жидкости h
возьмите из таблицы.
Номер
бригады
1 и 7
2 и 8
3 и 9
4 и 10
5 и 11
6 и 12
h
,
Па
×
с
0.
1
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
Диапазон
t
, m
с
0 ÷ 160
0 ÷ 60
0 ÷ 30
0 ÷ 20
0 ÷ 15
0 ÷ 10
При построении графика возьмите не менее пяти значений времени из диапазона,
указанного в таблице.
4.
Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
Лабораторная работа №17
Определение отношения удельных теплоемкостей газов.
12
1.
Физические понятия:
уравнение Менделеева-Клапейрона;
адиабатический процесс, уравнение процесса, показатель адиабаты;
внутренняя энергия газа, работа газа;
понятие о степенях свободы молекул идеального газа;
первое начало термодинамики;
теплоемкость молярная, удельная;
теплоемкость при постоянном объеме, давлении;
соотношение Майера.
2.
Выведите формулу (10) из описания лабораторной работы.
3. Решив уравнение (14), найдите точное выражение для показателя адиабаты γ
.
Оцените величину погрешности при использовании для расчета γ
формулы (15),
если P
0
=
750 мм.рт.ст., h
1
=35 мм.рт.ст., h
2
=10 мм.рт.ст.
4. Расчетное задание:
Вычислить показатель адиабаты γ газовой смеси, состоящей из кислорода и углекислого газа. Газы считать идеальными, связь между атомами в молекуле-
жесткой. Состав смеси задан в таблице.
№ бригады
1 и 7
2 и 8
3 и 9
4 и 10
5 и 11
6 и 12
число
молей О
2
1
2
3
4
5
6
число
молей СО
2
6
5
4
3
2
1
2.
Сформулируйте основную цель работы и порядок ее выполнения.
Примечание. Пункты 2,3.4 выполните письменно при подготовке конспекта
по лабораторной работе.
13
Автор
zimin
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2 014
Размер файла
503 Кб
Теги
физики, лаба
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа