Выполнение задания

1. Произвольно (или по указанию преподавателя) выберите значение массы, при которой Вы будете проверять закон сохранения энергии, и запишите это значение, высоту и ускорение свободного падения (с тремя значащими цифрами!) в заголовке табл. 1.3. Не забудьте указать единицы измерения!

Таблица 1.3

2. h= … м			m = … кг				g = … м/c2
   Грузики	I	Мтр			ω	W0		W	W	Aтр
   На концах
   У оси

   По данным из табл. 1.2 вычислите скорости груза () и крестовины () при двух положениях грузиков.

3. Занесите в таблицу значения I и М_тр, полученные из графиков в Задании 1.

4. Вычислите и занесите в табл. 1.3 начальную W₀ и конечную W энергии системы, потери энергии W и работу сил трения.

5. Сравните потери энергии с работой, совершённой моментом сил трения во время опускания груза.

6. Проанализируйте полученные результаты и запишите обобщающий вывод, основываясь на поставленных целях.

Контрольные вопросы

1. Каковы цели лабораторной работы и что нужно сделать для их достижения?

2. Назовите составные части лабораторной установки и их назначение.

3. Какие величины измеряются в данной работе, а какие вычисляются?

4. Как вычисляется и от чего зависит момент инерции тела? Каков его физический смысл? В каких единицах выражается в СИ?

5. Как определяются направление и величина момента силы? Что называют плечом силы и как оно определяется?

6. Сформулируйте и запишите основной закон динамики для поступательного движения и для вращательного движения твёрдого тела.

7. Каково направление векторов ина рис. 1.1?

8. За счёт чего может меняться ускорение груза? Влияет ли изменение расположения грузиков на момент инерции крестовины и на силу натяжения нити?

9. Получите из уравнения (1.10) расчётную формулу для вычисления ускорения груза, если его начальная скорость равна нулю.

10. Изобразите график M_н = f () по уравнению (1.10). Покажите, как по этому графику найти момент инерции и момент силы тренияM_тр.

11. По каким формулам можно вычислить скорость тела и угловую скорость маятника Обербека при равноускоренном движении?

12. Как вычисляются работа и кинетическая энергия при вращении?

13. Запишите формулы, связывающие угловые и линейные величины.

Работа № 2. Определение коэффициента упругости пружины

Цель работы: ознакомиться с динамическим методом определения коэффициента упругости пружины и практически определить его значение.

Оборудование: стойка с пружинами, грузы, линейка, секундомер.

Теория метода и описание установки

Лабораторная установка представляет собой стойку с кронштейном, к которому подвешены две пружины различной жесткости (рис. 2.1). К нижним концам пружин прикреплены подвески для помещения на них грузов. Удлинение пружин можно измерять по линейкам, вертикально закреплённым на поворачивающемся кронштейне. На рис. 2.1 показаны три состояния одной из пружин.

Первые два состояния – это состояния равновесия, т. е. ускорение тела равно нулю. В первом состоянии подвеска пустая, и длина пружины с подвеской равнаl₀. Во втором состоянии пружина удлинилась под действием положенного на подвеску груза массой т на величину l, и её длина с подвеской стала равна l. В третьем состоянии удлинение пружины с грузом больше равновесного удлинения l на величину х, которую называют смещением от положения равновесия. В этом состоянии ускорение тела не равно нулю. Также на рисунке показана ось координат Ох, направленная вертикально вниз. За х = 0 принято положение равновесия.

На тело, подвешенное на пружине, действуют сила упругости и сила тяжести (см. рис. 2.1), которые сообщают телу ускорение в соответствии со вторым законом Ньютона

.(2.1)Используя этот закон, можно определить коэффициент упругости пружины двумя способами:

• по удлинению пружины под действием груза известной массы – статический метод;

• по периоду колебаний груза известной массы – динамический метод.

В первом случае для измерений потребуется только линейка, а во втором случае – только секундомер. В данной работе предлагается использовать только второй способ.