Механіка. Молекулярна фізика
Похибки засобів вимірювання та табличних величин. Правила округлення і виконання наближених обчислень. Визначення густини тіл. Визначення модуля Юнга металів. Визначення коефіцієнта внутрішнього тертя методом Стокса. Теорія непружного удару тіл.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | методичка |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 09.07.2017 |
| Размер файла | 614,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2) wait for 5 - 7 minutes to warm up the device;
3) press the key "M" and "f";
4) connect the balls together (with you hand) and press them to each other for good electric contact and press the key "cбpoc" and then "ПУСК";
5) look at the indicator and write down the numbers of pulses passing during 1 second - N0 ;
6) repeat this measurement process four times (you must have five measurements of value N0 ).
Then you have to obtain the value of N. To do that you have to
1) press the key "100";
2) deviate one of the balls at the angle ц= 100 ;
3) release the ball and press the key "ПУСК" simultaneously;
4) press the key "СТОП" after the first balls impact;
5) write out the value N from the indicator;
6) repeat your measurement process four times (you must have five measurements of N).
11.4 Experimental part
1. Measure the number of pulses N0 by the device ПС02-2M as in
was shown above.
2. Measure the number of pulses N the same way (ц = 100 ).
3. Fill in the table
|
n |
N0 |
ДN0 |
(ДN0)2 |
N |
ДN |
ф, s |
v, m/s |
F, N |
|
|
1 |
|||||||||
|
2 |
|||||||||
|
3 |
|||||||||
|
4 |
|||||||||
|
5 |
4. Calculate mean impact time by the formula (11.1) using and .
5. Calculate mean impact force F by the formula (11.2) using
m = 0.6 kg, l = 0.72 m, ц = 10 and obtained above.
6. Calculate absolute and relative error for ф and F.
7. Draw the conclusion.
Control questions
1. Formulate the first Newton's law.
2. Formulate the second Newton's law.
3. Formulate the third Newton's law and the law of conservation of momentum (impulse).
4. What system is isolated (or closed)?
5. Write the relation between a force and an impulse.
6. Formulate the law of conservation of mechanical energy.
7. Give the determination of perfectly elastic and perfectly inelastic impact.
8. Write the laws of conservation for the impact of two balls.
Literature
1.Зачек І.Р. Курс фізики / І.Р.Зачек І.М. Кравчук, Б.М. Романишин
В.М.Габа, Ф.М.Гончар Курс фізики: Львів: „Бескид Біт”.-2002, С.8-15. -376 с.
2.Трофимова Т.Н. Курс физики. -М.: Высшая. школа., 1990.- С.13-27. -478 с.
3. Чолпан П.П. Фізика. Київ: Вища школа 2003. С.50 -59, 71-74.- 567 с.
4. Г.Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер Курс фізики. Кн.1 / К.: Вища школа.-2003.- С.77-88. -311 с.
Author: E.V. Rabotkina, the senior reader.
Reviewer: S.V. Loskutov, professor, doctor of physical and mathematical sciences.
Approved by the chair of physics. Protocol № 3 from 01.12.2008.
12. Лабораторна робота № 4.3. Непружний удар тіл
МЕТА РОБОТИ: вивчення законів збереження механічної енергії та імпульсу.
ПРИЛАДИ: два металевих циліндри підвішені на легких стержнях, кутова шкала.
12.1 Коротка теорія непружного удару
Ударом називається процес кінцевої зміни швидкостей тіл за відносно короткий час їх взаємодії. При абсолютно непружному ударі має місце абсолютно пластична деформація, коли набуті при деформації форма і розміри тіл повністю зберігаються після припинення дії сил. Кінетична енергія руху тіл перетворюється частково в тепло і частково в кінетичну енергію. Система замкнута (робота зовнішніх сил дорівнює нулю) і дисипативна. В таких системах виконується закон збереження імпульсу, а закон збереження механічної енергії не виконується, так як чістина її перетворюється в немеханічну енергію - тепло. Але закон збереження усіх видів енергії для замкнутих систем виконується.
Рисунок 12.1
Розглянемо непружний центральний удар (рис. 12.1). Після удару тіла рухаються як одне ціле, тобто швидкість U обох тіл після удару однакова. Запишемо рівняння збереження імпульсу та енергії, прийнявши до уваги, що при пластичній деформації виділяється тепло Q:
, (12.1)
. (12.2)
При відомих масах тіл m1 і m2 та швидкостях 1 і 2 перед ударом знайдемо швидкость U після удару та кількість теплоти Q.
, (12.3)
. (12.4)
Наслідок: Якщо маси тіл однакові і одне із тіл, наприклад друге, не рухається, то після удару U = 0,5, тобто швидкість тіл зменшиться в два рази, а в тепло перетвориться половина початкової кінетичної енергії
. (12.5)
У роботі розглядається непружний удар двох тiл однакової маси, які пiдвiшені на стержнях (рис. 12.2). Кути відхилення стержнів вимірюються по шкалі. Маси тіл M і стержнів m, а також довжини стержнів L однакові.
Рисунок 12.2
При відхиленні стержня з вантажем на кут ц центр ваги тіла піднімається на Н, а стержня на Н/2. Їхня потенціальна енергія зростає на величину
.(12.6)
В момент проходження тілом нижнього положення, тобто перед ударом ця потенціальна енергія, у відповідності із законом збереження механічної енергії, (якщо знехтувати опором повітря та силою тертя у підвісі), перетвориться у кінетичну енергію обертання перед ударом
. (12.7)
Тут J - сума моментів інерції вантажу ML2 (як матеріальної точки) і стержня відносно точки підвісу;
- кутова швидкість обертання; - швидкість вантажу перед ударом.
Прирівнюючи праві частини рівнянь (12.6) і (12.7), знайдемо швидкість в залежності від кута відхилення
. (12.8)
Після удару тіла рухаються як одне ціле. Тому, щоб знайти швидкість U та кінетичну енергію Е після удару, у формулах (12.7) і (12.8) М і m замінемо відповідно на 2М і 2m, а кут ц на кут в відхилення після удару
. (12.9)
. (12.10)
Відносна втрата механічної енергії на тепло із (12.7) ч (12.10)
. (12.11)
12.2 Порядок виконання роботи
1. Розрахувати початковий кут відхилення ц = 15+3N у градусах. для першої половини групи, або ц = 3N для другої половини групи. N - номер підгрупи студентів.
2. Для забезпечення непружного характеру удару на контактуючих поверхнях тіл із пластиліну сформувати невеличку гірку.
3. Відхилити один із стержнів на розрахований кут ц і відпустити. По шкалі кутів зафіксувати кут відхилення в після удару.
4. Повторити п.3 ще чотири рази (всього буде 5), слідкуючи, щоб після удару тіла за рахунок деформації пластиліну злипались. Результати вимірювань занести в таблицю 12.1.
Таблиця 12.1
|
№ |
ц |
ві |
Дві |
Дві2 |
|||||
|
1 |
|||||||||
|
2 |
|||||||||
|
3 |
|||||||||
|
4 |
|||||||||
|
5 |
|||||||||
|
= |
5. Розрахувати величини, вказані в таблиці, а також похибку Дв вимірювання кута в.
6. За формулою (12.11) знайти відносну втрату механічної енергії, одержану експериментально. При виконанні закону збереження енергії вона повинна дорівнювати теоретичному значенню 0,5 (див. наслідок).
7. Порівняти значення і 2. Якщо закон збереження імпульсу виконується, то, згідно з (12.9) та наслідком, вони повинні бути однаковими.
8. Зробити висновок щодо виконання законів збереження імпульсу та енергії.
Контрольні запитання
1. Що називається ударом?
2. Який удар називається абсолютно пластичним?
3. Які системи називаються замкнутими?
4. Сформулювати закон збереження імпульсу.
5. Сформулювати закон збереження механічної енергії.
6. Записати закон збереження імпульсу для центрального абсолютно непружного удару куль.
7. Записати закон збереження механічної енергії для центрального абсолютно непружного удару куль.
8. Вивести формули для визначення швидкостей куль після абсолютно непружного удару.
Рекомендована література
1.Зачек І.Р. Курс фізики / І.Р.Зачек І.М. Кравчук, Б.М. Романишин В.М.Габа, Ф.М.Гончар.- Львів: „Бескид Біт”.-2002, С.8-15.-376 с.
2.Трофимова Т.Н. Курс физики. - М.: Высшая. школа., 1990.- С.13-27.- 478 с.
3. Чолпан П.П. Фізика.- Київ: Вища школа 2003. С.50-59.71-74.- 567 с.
4. Бушок Г.Ф. Курс фізики Кн.1 / Г.Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер.- К.: Вища школа.-2003.- С.77-88. - 311 с.
Інструкцію склав доцент кафедри фiзики Манько В.К.
Рецензент: старший викладач кафедри фізики Работкіна О.В.
Затверджена на засіданні кафедри фізики,
протокол № 3 від 01.12.2008 р.
13. Laboratory work № 4.3. Inelastic impact of bodies
THE AIM: to study the laws of conservation of mechanical energy and impulse. INSTRUMENTATION AND APPLIANCES: two metallic cylinders suspended to the light rods, angle scale.
13.1 Short theory of inelastic impact
The impact is the process of final alternation of velocities of bodies in a comparative short time. During perfectly inelastic impact when the forms and the sizes of bodies obtained during deformation remain after the stop of action of forces, perfectly plastic deformation takes place. The kinetic energy of the bodies motion partially transforms into heat and partially into kinetic energy. The system is closed (the work of the external forces is equal to zero) and dissipative. In such systems the law of conservation of the impulse accomplishes, but the law of conservation of mechanical energy doesn't, because the part of energy converts into non-mechanical energy-heat. But the law of conservation of all kinds of energy for closed systems accomplishes. Let's examine inelastic central impact (fig.13.1).
Figure 13.1
The bodies move as whole body after the impact, it means that the velocity U of both bodies is the same. Let's write down the equation of conservation of impulse and energy, taking into consideration that during the plastic deformation educes heat Q:
, (13.1)
. (13.2)
If we know masses of the bodies m1 and m2 and velocities V1 and V2 before the impact we can find the velocity U after the impact and the amount of heat Q.
, (13.3)
. (13.4)
Consequence: If the masses of the bodies are the same and one of the bodies, for example the second is not moving(stable), then after the impact U=0,5v, it means that the velocity is twice reduced and the half of kinetic energy transfers into heat.
. (13.5)
In this work we examined inelastic impact of two bodies with the same mass which are suspended to the rods (fig.13.2). Inclination angles of the rods are measured by the scale. The masses of the bodies M , the rods m and the lengths of the rods L are the same.
Figure 13.2
During the inclination of the rod with the weight to the angle ф, the centre of the body weight lifts for H, and the centre of the weight of the rod for H/2. Their potential energy increases for such value
. (13.6)
At the moment when a body passes low position, that means before the impact this potential energy in accordance to the law of conservation of mechanical energy (if don't count the resistance of the air and the force of friction suspended), transforms into the kinetic energy of rotating body before the impact
. (13.7)
Where J is the sum of moments of inertia of the weight ML2 (as a material point) and of the rod ?mL concerning the point of suspension; щ is the angular velocity of rotation; v is the velocity of the weight before the impact.
After comparing the right parts of equations (13.6) and (13.7), we can find the velocity depending on the inclination angle
. (13.8)
After the impact the bodies move as whole body. So to find the velocity U and the kinetic energy E after the impact, in formulas (13.7) and (13.8) we should change M and m correspondingly into 2M and 2m, and the angle ц into inclination angle в after the impact
. (13.9)
. (13.10)
The relative losses of mechanical energy for heat from equations (13.7) ч (13.10)
. (13.11)
13.2 The sequence of performing the work
1. Count the initial inclination angle by formula ц=15+3N in degrees for the first half of students or ц=3N for the second half of students. N is the number of the subgroup of students.
2. For supplying an inelastic character of the impact you should form little hill made of plasticine on the interacting surfaces of the bodies.
3. Incline one of the rods to the counted angle ф and release it. Fix the inclination angle B after the impact by a scale.
4. Repeat 3d item 4 times (in the whole 5 times), watching that after the impact the bodies stick together with the help of plasticine. Fill in the table with the results of measurements.
5. Calculate the values filled in the table, and the error в of the measurement of angle в.
6. Calculate the relative loss of mechanical energy by formula (13.11), obtained experimentally.
7. Compare the values sin(ц/2) and 2sin(в/2). If the law of conservation of impulse accomplishes then according to the formula (13.9) and consequence, the values of sin must be the same.
8. Make a conclusion about the accomplishing of the laws of conservation of the impulse and mechanical energy.
Table 13.1
|
№ № |
ц |
ві |
Дві |
Дві2 |
|||||
|
1 |
|||||||||
|
2 |
|||||||||
|
3 |
|||||||||
|
4 |
|||||||||
|
5 |
|||||||||
|
= |
Control questions
1. What is the impact?
2. What kind of impact is called perfectly plastic?
3. What kinds of systems are called closed?
4. Formulate the law of conservation of the impulse.
5. Formulate the law of conservation of mechanical energy.
6. Write down the law of conservation of the impulse for central perfectly inelastic impact of the balls.
7. Write down the law of conservation of mechanical energy for central perfectly inelastic impact of the balls.
8. Deduce a formula for determination the velocities of balls after perfectly inelastic impact.
Literature
1.Зачек І.Р. Курс фізики / І.Р.Зачек І.М. Кравчук, Б.М. Романишин В.М.Габа, Ф.М.Гончар.- Львів: „Бескид Біт”.-2002, С.8-15.-376 с.
2.Трофимова Т.Н. Курс физики. - М.: Высшая. школа., 1990.- С.13-27.- 478 с.
3. Чолпан П.П. Фізика.- Київ: Вища школа 2003. С.50-59.71-74.- 567 с.
4. Бушок Г.Ф. Курс фізики Кн.1 / Г.Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер.- К.: Вища школа.-2003.- С.77-88. - 311 с.
Authors: S.P. Lushchin, the reader, candidate of physical and mathematical sciences.
Reviewer: S.V. Loskutov, professor, doctor of physical and mathematical sciences.
Approved by the chair of physics. Protocol № 3 from 01.12.2008 .
Інструкція з охорони праці № 129 при виконанні робіт в лабораторії кафедри фізики
1 Загальні положення
1.1 До роботи в лабораторії допускаються:
- співробітники кафедри, які знають свої функціональні обов'язки та мають допуск до самостійної роботи;
- студенти, що вивчили та засвоїли правила поводження в лабораторії, знають методику проведення лабораторних робіт, пройшли відповідний інструктаж.
1.2 Інструктаж для студентів проводить співробітник кафедри. Кожен студент у журналі «Інструктаж студентів з питань охорони праці» зобов'язаний особистим підписом підтвердити знання інструктажу.
1.3 Допуск студентів до роботи здійснює керівник занять після того, як він з'ясував рівень знань студентів методики проведення лабораторних робіт.
2 Вимоги безпеки перед початком роботи
2.1 Для виконання робіт використовують тільки придатні для роботи прилади та інструменти.
2.2 Перед виконанням роботи керівник повинен особисто перевірити справність приладів і дати дозвіл на виконання роботи.
2.3 Особи, що не беруть участі у виконанні лабораторної роботи, в в лабораторію не допускаються.
3 Вимоги безпеки під час виконання робіт
3.1 Забороняється вмикати або вимикати джерела електричної та світлової енергії без дозволу керівника робіт.
3.2 Забороняється крутити будь-які гвинти, рукоятки, натискувати кнопки, вимикачі, призначення яких для студента невідоме.
3.3 Про усі не недоліки в роботі приладів та обладнання студент повинен негайно повідомити викладача.
3.4 При роботі з маятниками (лаб. робота № 5) стежити за міцністю кріплення вантажів на спицях.
4 Вимоги безпеки після закінчення роботи
4.1 Перед закінчення роботи послідовно вимкнути всі споживачі електроенергії.
4.2 Візуально перевірити справність стенду, установки. Слід пам'ятати, що за зламані прилади студент несе відповідальність.
5 Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях
5.1 Виконавець робіт зобов'язаний:
- зупинити роботу;
- вимкнути прилади та обладнання з електричної мережі;
- сповістити керівника робіт про те, що сталося в лабораторії;
5.2 На випадок пожежі приступити до гасіння пожежі наявними засобами пожежогасіння. Діяти згідно розпорядженням свого керівника або особи, що керує гасінням пожежі.
5.3 Керівник робіт сповіщає по тел. 9-101.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Густина речовини і одиниці вимірювання. Визначення густини твердого тіла та рідини за допомогою закону Архімеда та, знаючи густину води. Метод гідростатичного зважування. Чи потрібно вносити поправку на виштовхувальну силу при зважуванні тіла в повітрі.
лабораторная работа [400,1 K], добавлен 20.09.2008Визначення коефіцієнтів у формі А методом контурних струмів. Визначення сталих чотириполюсника за опорами холостого ходу та короткого замикання. Визначення комплексного коефіцієнта передачі напруги, основних частотних характеристик чотириполюсника.
курсовая работа [284,0 K], добавлен 24.11.2015Деформація - зміна форми чи об’єму твердого тіла, яка викликана дією зовнішніх сил. Залишкова деформація та межа пружності. Дослідження залежності видовження зразка капронової нитки від навантаження. Визначення модуля Юнга для капрону. Закон Гука.
лабораторная работа [80,5 K], добавлен 20.09.2008Сила тертя - це сила опору рухові двох тіл, що стикаються. Головні причини тертя: нерівності тертьових поверхонь тіл та молекулярна взаємодія між ними. Роль тертя у житті людини, його корисні й шкідливі прояви в науці, техніці, природі й побуті.
доклад [13,5 K], добавлен 26.06.2010Загальна інформація про вуглецеві нанотрубки, їх основні властивості та класифікація. Розрахунок енергетичних характеристик поверхні металу. Модель нестабільного "желе". Визначення роботи виходу електронів за допомогою методу функціоналу густини.
курсовая работа [693,8 K], добавлен 14.12.2012Особливості та принципи виконання електричних вимірювань неелектричних величин. Контактні та безконтактні методи вимірювань. Особливості вимірювання температури, рівня, тиску, витрат матеріалів. Основні різновиди перетворювачів неелектричних величин.
контрольная работа [24,6 K], добавлен 12.12.2013Рівняння руху маятникового акселерометра. Визначення похибок від шкідливих моментів. Вибір конструктивної схеми: визначення габаритів та маятниковості, максимального кута відхилення, постійної часу, коефіцієнта згасання коливань. Розрахунок сильфону.
курсовая работа [139,8 K], добавлен 17.01.2011Визначення динамічних параметрів електроприводу. Вибір генератора та його приводного асинхронного двигуна. Побудова статичних характеристик приводу. Визначення коефіцієнта форсування. Розрахунок опору резисторів у колі обмотки збудження генератора.
курсовая работа [701,0 K], добавлен 07.12.2016Визначення показника заломлення скла. Спостереження явища інтерференції світла. Визначення кількості витків в обмотках трансформатора. Спостереження явища інтерференції світла. Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки.
лабораторная работа [384,9 K], добавлен 21.02.2009Основні властивості пластичної та пружної деформації. Приклади сили пружності. Закон Гука для малих деформацій. Коефіцієнт жорсткості тіла. Механічні властивості твердих тіл. Механіка і теорія пружності. Модуль Юнга. Абсолютне видовження чи стиск тіла.
презентация [6,3 M], добавлен 20.04.2016Характеристика світла як потоку фотонів. Основні положення фотонної теорія світла. Визначення енергії та імпульсу фотона. Досліди С.І. Вавилова, вимірювання тиску світла. Досліди П.М. Лебєдева. Ефект Компотна. Корпускулярно-хвильовий дуалізм світла.
лекция [201,6 K], добавлен 23.11.2010Визначення комплексного коефіцієнта передачі напруги; розрахунок і побудова графіків. Визначення параметрів електричного кола як чотириполюсника для середньої частоти. Підбор електричної лінії для передачі енергії чотириполюснику по його параметрам.
курсовая работа [427,5 K], добавлен 28.11.2010Визначення, основні вимоги та класифікація електричних схем. Особливості побудови мереж живлення 6–10 кВ. Визначення активних навантажень споживачів, а також сумарного реактивного і повного. Вибір та визначення координат трансформаторної підстанції.
курсовая работа [492,4 K], добавлен 28.12.2014Визначення порушень в схемах обліку електроенергії, аналіз навантаження мережі та оцінка розміру фактичного споживання енергії. Методи обробки непрямих, сукупних та сумісних вимірювань. Оцінка невизначеності результату. Правила оформлення результату.
курсовая работа [986,7 K], добавлен 19.09.2014Огляд модельних теорій в’язкості рідин. Дослідження реологічних властивостей поліметисилоксану-100. Капілярний метод вимірювання в’язкості і пікнометричний метод вимірювання густини. Температурна залежність густини і кінематичної в’язкості ПМС-100.
курсовая работа [566,2 K], добавлен 08.05.2011Антична механіка. Назва книги Аритотеля "Фізика" стала назвою усієї фізичної науки. Механіка епохи Відродження. Найважливіші відкриття Леонардо да Вінчі. Англійський фізик, механік, астроном і математик Исаак Ньютон.
реферат [22,2 K], добавлен 15.08.2007Обладнання теплової електростанції. Особливості виконання конструктивного теплового розрахунку котла-утилізатора. Визначення загальної висоти пароперегрівника, випарника, економайзера, ГПК. Специфіка визначення кількості рядів труб в блочному пакеті.
курсовая работа [361,2 K], добавлен 04.02.2014Контактні методи вимірювання температури полум’я та особливості їх застосування. Метод абсолютної та відносних інтенсивностей спектральних ліній. Безконтактні методи вимірювання температури полум’я. Визначення "обертальної" та "коливальної" температури.
курсовая работа [247,0 K], добавлен 04.05.2011Дослідження зміни об’єму повної маси газу (стала температура) із зміною тиску, встановлення співвідношення між ними. Визначення модуля пружності гуми. Порівняння молярних теплоємкостей металів. Питома теплоємкість речовини. Молярна теплоємкість речовини.
лабораторная работа [87,2 K], добавлен 21.02.2009Визначення теплового навантаження району. Вибір теплоносія та визначення його параметрів. Характеристика котельного агрегату. Розрахунок теплової схеми котельної. Розробка засобів із ремонту і обслуговування димососу. Нагляд за технічним станом у роботі.
курсовая работа [8,5 M], добавлен 18.02.2013
