Напишите динамическое уравнение для импульса

Физика ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.2. Физика ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. Лабораторная работа 1 2 Д движение под действием постоянной силы лабораторная работа 1 2 движение под действием постоянной силы

Название	Лабораторная работа 1 2 Д движение под действием постоянной силы лабораторная работа 1 2 движение под действием постоянной силы
Анкор	Физика ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.2.doc
Дата	14.05.2018
Размер	85 Kb.
Формат файла
Имя файла	Физика ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.2.doc
Тип	Лабораторная работа #19239

ЗАДАНИЕ: Выведите формулу для нормированного ускорения кубика (a/g) в данной ЛР и для ускорения свободного падения на большой высоте h над поверхностью Земли.

УКАЗАНИЯ: Выпишите формулу для второго закона Ньютона. Подставьте в нее все реальные силы, действующие на кубик. Спроектируйте полученное векторное уравнение на вертикальную и горизонтальную оси. Решите систему уравнений и, разделив слева и справа на mg, найдите нормированное ускорение.

МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Внимательно рассмотрите рисунок, найдите все регуляторы и другие основные элементы.

Зарисуйте поле движения тела с регуляторами соответствующих параметров (укажите, что они регулируют).

Щелкните мышью кнопку «Старт» в верхнем ряду кнопок.

Внимательно рассмотрите картинку на экране монитора. Нажав мышью, снимите метку около надписи «Тело закреплено». Установите с помощью движков регуляторов:

1. угол наклона плоскости, равный нулю,
2. значение внешней силы, равное нулю.
3. первое значение коэффициента трения, указанное в табл. 1 для вашей бригады.

Нажимая мышью на кнопку регулятора внешней силы на экране монитора, следите за движением квадратика на оси силы графика силы трения (справа вверху) и за поведением кубика. Потренируйтесь, устанавливая новое значение внешней силы после завершения движения кубика и снимая фиксацию (убирая метку).

Получите у преподавателя допуск для выполнения измерений.
Приступайте к измерениям, начиная с положительных и малых (около 0,05 mg) значений внешней силы и изменяя ее на 0,05 mg. Выставив значение силы, снимайте фиксацию и наблюдайте поведение кубика. Величину силы трения и ускорения определяйте по таблице вверху экрана. Результаты измерений силы трения и ускорения записывайте в табл. 2, образец которой приведен ниже. Повторите измерения для трех других коэффициентов трения, значения которых указаны в табл. 2.

Таблица 1. Значения коэффициентов трения покоя (не перерисовывать)

Таблица 2. Результаты измерений (количество измерений и строк – 10)

ДВИЖЕНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОСТОЯННОЙ СИЛЫ

Вопросы и задания для самоконтроля

Что изучает динамика?

ДИНАМИКА это часть механики, изучающая связь изменения движения тела с причинами, которые его вызвали.

Дайте определение динамической характеристики движения.

ДИНАМИЧЕСКИЕ характеристики это такие характеристики движения, у которых быстрота изменения (производная по времени) пропорциональна соответствующей характеристике внешнего воздействия.

Что такое динамическое уравнение?

Динамическим уравнением называется уравнение, связывающее динамическую характеристику движения с соответствующей характеристикой внешнего воздействия.

Что такое масса?

МАССА m есть количественная характеристика инертных свойств тела.

Что такое инертность?

ИНЕРТНОСТЬ есть свойство тела сопротивляться попыткам изменить его состояние движения.

Дайте определение импульса.

Импульсом называется динамическая характеристика движения, пропорциональная скорости.

Сформулируйте свойство аддитивности импульса.

Импульс системы, состоящей из нескольких МТ, равен сумме импульсов каждой МТ.

Напишите динамическое уравнение для импульса.

ДИНАМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ для импульса: = .

Сила есть векторная характеристика внешнего воздействия на МТ, определяющая быстроту изменения импульса МТ.

Сформулируйте принцип суперпозиции сил.

Если на тело действует несколько сил, то результирующее воздействие определяется силой, которая равна сумме всех действующих сил.

Что такое взаимодействие?

Взаимодействие это одновременное действие двух тел друг на друга.

Сформулируйте третий закон Ньютона.

Сила, с которой первое тело действует на второе ( ), равна по величине и направлена противоположно силе, с которой второе тело действует на первое ( ).

Сформулируйте условие, при которых ускорение прямо пропорционально силе.

Ускорение прямо пропорционально силе, если масса тела постоянна.

Запишите формулу второго закона Ньютона при условии, что массу МТ можно считать постоянной.

Формула второго закона Ньютона при условии m = const: m× = å .

Напишите формулу для вычисления скорости тела по заданной силе (при условии m = const).

Формула для вычисления скорости (при условии m = const):

(t) = + dt’ .

Напишите формулу для определения закона движения тела по заданной силе (при условии m = const).

Закон движения (при условии m = const) находится по следующей формуле:

(t) = + ×t + ( dt”)dt’ .

При каких условиях возникает сила трения скольжения?

СИЛА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖения возникает при соприкосновении двух поверхностей тел и наличии движения одной поверхности относительно другой.

Как направлена сила трения скольжения?

Cила трения скольжения направлена против скорости.

Напишите соотношение, определяющее величину силы трения скольжения.

Сила трения скольжения пропорциональна величине силы N, прижимающей по нормали одно тело к поверхности другого: = k×N .

Сформулируйте условия, при которых возникает сила трения покоя.

СИЛА ТРЕНИЯ покоя возникает при соприкосновении поверхностей двух тел и наличии составляющей силы, приложенной к одному из тел, направленной вдоль поверхностей и стремящейся вызвать движения (СВД) данного тела вдоль поверхности другого.

Как направлена сила трения покоя?

Сила трения покоя направлена против составляющей силы, стремящейся вызвать движение.

Чему равна величина силы трения покоя?

Сила трения покоя равна по величине (до определенного порога) составляющей силы, стремящейся вызвать движение.

Напишите формулу, определяющую максимальное значение силы трения покоя.

Максимальное значение силы трения покоя пропорционально величине силы N, сжимающей поверхности по нормали: = k N.

Запишите формулу закона всемирного тяготения.

Формула силы гравитационного взаимодействия тел массы M и m, соединенных радиус-вектором : = G M m .

Запишите выражение для силы тяжести.

Формула силы тяжести для тела массы m, находящегося на расстоянии r от центра Земли:

= m (r) .

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

ДВИЖЕНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОСТОЯННОЙ СИЛЫ

Ознакомьтесь с конспектом лекций и учебником (Савельев, т.1, §8, 9, 13, 15, 17). Запустите программу «Открытая физика». Выберите «Механика» и «Движение по наклонной плоскости». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения, необходимое запишите в свой конспект. (Если вы забыли, как работать с системой компьютерного моделирования, прочитайте ВВЕДЕНИЕ еще раз)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

* Выбор физической модели для анализа движения тела.

* Исследование движения тела под действием постоянной силы.

* Экспериментальное определение свойств сил трения покоя и движения.

*Определение массы тела.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

ДИНАМИКА — часть механики, изучающая связь движения тела с причинами, которые его вызвали.

ДИНАМИЧЕСКИЕ характеристики это такие характеристики движения, быстрота изменения которых (производная по времени) пропорциональна определенной характеристике внешнего воздействия. Одной из динамических характеристик движения МТ является импульс .

МАССА m есть количественная характеристика инертности тела.

ИНЕРТНОСТЬ есть свойство тела противиться попыткам изменить его состояние движения.

ДИНАМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ для импульса (иногда его называют «уравнением движения тела» или «вторым законом Ньютона») . Словесная формулировка: «быстрота изменения импульса определяется суммой всех сил, действующих на тело».

ВТОРОЙ ЗАКОН НЬЮТОНА есть следствие динамического уравнения для импульса тела с постоянной массой и имеет вид .

СИЛА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖения возникает при соприкосновении двух поверхностей тел и наличии движения одной поверхности относительно другой.

СВОЙСТВА силы трения скольжения:

· направлена против скорости,

· не зависит от величины скорости,

· пропорциональна величине силы N, прижимающей по нормали одно тело к поверхности другого .

СИЛА ТРЕНИЯ покоя возникает при соприкосновении поверхностей двух тел и наличии составляющей силы, приложенной к одному из тел, направленной вдоль поверхностей и стремящейся вызвать движения (СВД) данного тела вдоль поверхности другого.

Не изображены сила тяжести и сила реакции опоры (подумайте, где каждая приложена и как направлена)

СВОЙСТВА силы трения покоя · направлена против составляющей силы СВД, · равна (до определенного порога) по величине составляющей силы СВД, · имеет максимальное значение, максимальное значение силы трения покоя пропорционально величине силы N, сжимающей поверхности по нормали .

ЗАДАНИЕ: Выведите формулу для нормированного ускорения кубика (a/g) в данной ЛР и для ускорения свободного падения на большой высоте h над поверхностью Земли.

УКАЗАНИЯ: Выпишите формулу для второго закона Ньютона. Подставьте в нее все реальные силы, действующие на кубик. Спроектируйте полученное векторное уравнение на вертикальную и горизонтальную оси. Решите систему уравнений и, разделив слева и справа на mg, найдите нормированное ускорение.

МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Внимательно рассмотрите рисунок, найдите все регуляторы и другие основные элементы.

Зарисуйте поле движения тела с регуляторами соответствующих параметров (укажите, что они регулируют).

Щелкните мышью кнопку «Старт» в верхнем ряду кнопок.

Внимательно рассмотрите картинку на экране монитора. Нажав мышью, снимите метку около надписи «Тело закреплено». Установите с помощью движков регуляторов

1. угол наклона плоскости, равный нулю,

2. значение внешней силы, равное нулю.

3. первое значение коэффициента трения, указанное в таблице 1 для вашей группы.

Нажимая мышью на кнопку регулятора внешней силы на экране монитора, следите за движением квадратика на оси силы графика силы трения (справа вверху) и за поведением кубика. Потренируйтесь, устанавливая новое значение внешней силы после завершения движения кубика и снимая фиксацию (убирая метку).

Приступайте к измерениям, начиная со значений внешней силы 1 Н и изменяя ее 1 Н. Выставив значение силы, снимайте фиксацию и наблюдайте поведение кубика. Величину силы трения и ускорения определяйте по таблице вверху экрана. Результаты измерений силы трения и ускорения записывайте в таблицу 2, образец которой приведен ниже. Повторите измерения для трех других коэффициентов трения, значения которых указаны в таблице 2.

Таблица 1. Значения коэффициентов трения покоя(не перерисовывать)

Таблица 2. Результаты измерений (количество измерений и строк = 8)

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА:

Постройте на одном чертеже графики зависимости силы трения от внешней силы и ускорения от внешней силы.

По наклону графика a = f(F) определите значение m, используя формулу

.

Вычислите среднее значение m и абсолютную ошибку среднего значения m.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Что изучает динамика?

2. Дайте определение динамической характеристики движения?

3. Что такое динамическое уравнение?

4. Что такое масса?

5. Что такое инертность?

6. Дайте определение импульса.

7. Сформулируйте свойство аддитивности импульса.

8. Напишите динамическое уравнение для импульса.

9. Что такое сила?

10. Сформулируйте принцип суперпозиции сил.

11. Что такое взаимодействие?

12. Сформулируйте третий закон Ньютона.

13. Сформулируйте условия, при которых ускорение прямо пропорционально силе.

14. Запишите формулу второго закона Ньютона при условии, что массу МТ можно считать постоянной.

15. Напишите формулу для вычисления скорости тела по заданной силе.

16. Напишите формулу для определения закона движения тела по заданной силе.

17. При каких условиях возникает сила трения скольжения?

18. Как направлена сила трения скольжения?

19. Напишите соотношение, определяющее величину силы трения скольжения.

20. Сформулируйте условия, при которых возникает сила трения покоя.

21. Как направлена сила трения покоя?

22. Чему равна величина силы трения покоя?

23. Напишите формулу, определяющую максимальное значение силы трения покоя.

24. Запишите формулу закона всемирного тяготения.

25. Запишите выражение для силы тяжести.

26. Выведите формулу для ускорения свободного падения на поверхности Земли g₀.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

УПРУГИЕ И НЕУПРУГИЕ УДАРЫ

Ознакомьтесь с конспектом лекций и учебником (Савельев, т.1, § 27, 28). Запустите программу «Открытая физика». Выберите «Механика» и «Упругие и неупругие соударения». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения. Необходимое запишите в свой конспект. (Если вы забыли, как работать с системой компьютерного моделирования, прочитайте ВВЕДЕНИЕ еще раз)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

* Выбор физических моделей для анализа взаимодействия двух тел.

* Исследование физических характеристик, сохраняющихся при столкновениях.

* Экспериментальное определение зависимости тепловыделения при неупругом столкновении от соотношения масс при разных скоростях.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

СТОЛКНОВЕНИЕ (удар, соударение) — модель взаимодействия двух тел, длительность которого равна нулю (мгновенное событие). Применяется для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.

АБСОЛЮТНО УПРУГИЙ УДАР — столкновение двух тел, после которого форма и размеры сталкивающихся тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествовавшего столкновению. Суммарные импульс и кинетическая энергия системы из двух таких тел сохраняются (после столкновения такие же, какими были до столкновения):

; .

АБСОЛЮТНО НЕУПРУГИЙ УДАР — столкновение двух тел, после которого форма и размеры тел не восстанавливаются, тела «слипаются» и движутся как одно целое с одной скоростью. Суммарный импульс двух неупруго сталкивающихся тел сохраняется, а кинетическая энергия становится меньше, так как часть энергии переходит в конечном итоге в тепловую:

, .

Используя определение импульса и определение абсолютно неупругого удара, преобразуем закон сохранения импульса, спроектировав его на ось ОХ, вдоль которой движутся тела, в следующее уравнение:

,

а закон для кинетической энергии преобразуем в такое уравнение:

Е_ТЕПЛ = [m₁( ) 2 + m₂( ) 2 — (m₁ + m₂) ( ) 2 ].

Помножив и разделив второе уравнение на (m₁ + m₂), и используя первое уравнение, получим

Е_ТЕПЛ= [m₁(m₁+m₂)( ) 2 + m₂(m₁+m₂)( ) 2 — (m₁ + m₂ ) 2 ]/ (m₁+m₂)

Относительная величина тепловой энергии d равна отношению

d = = , где .

ЗАДАНИЕ:Выведите формулу для относительной величины тепловой энергии в пределе:

1) m₁ = m₂ и 2) .

МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Внимательно рассмотрите рисунок, найдите все регуляторы и другие основные элементы и зарисуйте их в конспект.