МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Лабораторная работа № 18
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ОБОРОТНОГО МАЯТНИКОВ
18.1.1.Что называется математическим и физическим маятником?
18.1.2.Что называется приведённой длиной физического маятника?
18.1.3.Какие колебания называют гармоническими? Записать уравнение гармонических колебаний и дать определение всех величин, входящих в него.
18.1.4.Почему амплитуда колебаний конца маятника должна быть малой?
18.1.5.Что такое момент инерции? Его физический смысл.
18.2.1.Какова связь между угловым ускорением и угловым отклонением при гармонических колебаниях?
18.2.2.Чему равно тангенциальное ускорение конца физического маятника при произвольном положении маятника? Как оно направлено? Когда максимально и минимально?
18.2.3.Как изменится период колебаний оборотного маятника, если поменять местами точку подвеса и центр качания?
18.2.4.Записать дифференциальное уравнение гармонических колебаний физического маятника и его решение.
18.2.5.Вывести формулу для расчета периода колебаний математического маятника.
18.2.6.Вывести расчётную формулу для ускорения силы тяжести.
18.3.1.Как устроен оборотный маятник? Каково его главное свойство?
18.3.2.Зачем строят графики зависимости T1 и Т2 от b? Что определяет точка пересечения графиков?
18.3.3.Какие методы измерения ускорения свободного падения вам известны?
18.3.4.Вывести формулу для расчёта погрешности g.
18.4.1.Построить зависимость кинетической и потенциальной энергии маятника от времени.
18.4.2.Рассчитать период колебаний физического маятника, выполненного в форме тонкой прямоугольной пластинки массой m, размерами a x b. Ось качания пер-
пендикулярна плоскости пластинки и проходит через середину стороны a. Найти приведённую длину маятника.
18.4.3.Циклическая частота колебаний физического маятника, представляющего собой однородный стержень, относительно оси, проходящей перпендикулярно стержню через точку, отстоящую на треть длины стержня от одного из его концов, в два раза больше частоты колебаний математического маятника той же длины. Найти длину физического маятника.
18.4.4.Физический маятник, момент инерции которого I, находится в лифте, опускающемся с постоянным ускорением a. Найти период колебаний маятника.
Лабораторная работа № 23
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ И ЭЛЛИПСОИДОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ПРИ ПОМОЩИ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
23.1.1.Дать физическое и математическое определение момента инерции.
23.1.2.Что такое крутильный маятник?
23.1.3.Чему равен период колебаний крутильного маятника вокруг вертикальной оси?
23.1.4.Сформулировать теорему Штейнера.
23.1.5.Что такое тензор инерции?
23.2.1.Записать дифференциальное уравнение колебаний крутильного маятника и его решение.
23.2.2.Получить формулу для периода крутильных колебаний маятника.
23.2.3.Доказать теорему Штейнера.
23.2.4.Вывести формулу для теоретического вычисления момента инерции параллелепипеда относительно одной из осей симметрии.
23.2.5.Вывести формулу для экспериментального измерения момента инерции рамки с грузами.
23.2.6.Получить формулу (11) описания работы.
23.3.1.Зачем в работе нужен фотоэлектрический датчик?
23.3.2.Как экспериментально измеряется момент инерции рамки с грузом?
23.3.3.Как измеряются линейные размеры грузов? С какой точностью?
23.3.4.Вывести формулу для расчёта погрешности момента инерции груза.
23.4.1.Найти циклическую частоту колебаний физического маятника, представляющего собой однородный диск радиуса R вокруг оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через точку на его краю.
23.4.2.Построить эллипсоид инерции для однородного куба массы m и радиуса R.
23.4.3.Построить эллипсоид инерции для однородного шара массы m и радиуса R.
23.4.4.Найти момент инерции полого шара массы m относительно оси, проходящей через центр шара. Радиус шара R1, радиус полости R2.
Лабораторная работа № 25
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ НАКЛОННОГО МАЯТНИКА
25.1.1.Что такое трение качения? Объяснить его механизм.
25.1.2.Дать определение коэффициента трения качения. От чего он зависит?
25.1.3.Сформулировать закон сохранения и изменения полной механической энергии.
25.1.4.Какие виды колебаний вам известны? Какие колебания совершает шарик?
25.2.1.Описать характер движения шарика по образцу.
25.2.2.Записать II закон Ньютона и основное уравнение динамики вращательного движения для шарика.
25.2.3.Записать выражение для потенциальной энергии кручения. Учитывается ли она при выводе расчетной формулы?
25.2.4.Вывести формулу для расчёта коэффициента трения качения.
25.3.1.Для чего в работе изменяют угол наклона маятника β?
25.3.2.Почему угол отклонения шарика от положения равновесия должен быть мал?
25.3.3.Как измеряется диаметр шарика? С какой точностью?
25.3.4.Вывести формулу для расчета погрешности коэффициента трения качения.
25.4.1.Сравнить период колебаний маятника на экспериментальной установке с периодом математического маятника той же длины. Объяснить отличие.
25.4.2.Будут ли отличаться результаты эксперимента, если шарики сделать полыми?
25.4.3.По данным эксперимента найти работу силы трения качения за время n полных колебаний шарика.
25.4.4.Небольшую шайбу массы m пустили снизу вверх по горке с начальной скоростью v0. Добравшись до некоторой высоты, шайба соскальзывает вниз, имея у основания горки скорость v. Найти работу силы трения над шайбой на всём пути её движения.
КОЛЛОКВИУМ ПО МЕХАНИКЕ
Билет № 1
1.Инерциальные системы отсчета. Механический принцип относительности Галилея. Законы Ньютона.
2. Два тонких стержня: АВ длиной l1 = 40 см и массой m1 = 900 г |
O' |
C |
|
и CD длиной l2 = 24 см и массой m2 = 400 г скреплены между |
|||
собой под прямым углом (см. рисунок). Найти момент инер- |
A |
B |
|
ции системы относительно оси OO', проходящей через конец |
|||
стержня AB и лежащей в плоскости чертежа. |
O |
D |
|
Билет № 2
1.II закон Ньютона и условия его применимости. Определение величин, входящих в выражение II закона Ньютона. Импульс точки и системы точек. Изменение импульса системы материальных точек.
2.С какой скоростью двигался вагон массой 20 т, если при ударе о стенку каждый буфер сжался на 10 см? Известно, что пружина каждого из буферов сжимается на 1 см под действием силы 10 кН.
Билет № 3
1.Вывод закона сохранения импульса.
2.Маховик в виде диска массой m = 50 кг и радиусом R = 20 см вращается с угловой скоростью ω = 50 рад/с. Маховик, предоставленный самому себе, под влиянием постоянной силы трения тормозится. Найти момент силы трения, если маховик останавливается через t = 50 с.