Материал: Плясов Лабораторныы практикум Мекханика твердого тела 2015

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Лабораторный практикум

«МЕХАНИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА»

Под редакцией А.А. Плясова

Рекомендовано к изданию УМО "Ядерные физика и технологии"

Москва 2015

УДК 531(076.5) ББК 22.37я7 Л 12

Лабораторный практикум «Механика твердого тела»: Учебное пособие /

Под ред. А.А. Плясова. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. – 164 с.

Авт.: А.Б. Акимов (работы 1.17, 1.17а); С.Г. Бежанов (работа 1.22а); Н.Н. Взоров (работа 1.22); Н.В. Горбачева (работа 1.22); Ф.Н. Маркун (работа 1.17б); Д.А. Морозов (работа 1.18); А.А. Плясов (введение, работы 1.16, 1.16а, 1.18, 1.20, 1.21, 1.21а); В.Д. Попов (введение, работы 1.17, 1.17а, 1.19, 1.20, 1.21, 1.23, 1.24);

А.И. Романов (работы 1.18, 1.18а, 1.18б); И.С. Ромченко (работа 1.16); В.В. Светозаров (работа 1.18); В.В. Сурков (работа 1.18а); А.Н. Тюлюсов (работа 1.19); В.В. Флоренцев (работы 1.16, 1.18); О.Ю. Цупко (работа 1.24); О.В. Щербачев

(работа 1.23).

Практикум содержит описание девяти лабораторных работ, выполняемых студентами 1-го курса в течение 1-го семестра в лабораториях «Механика» кафедры общей физики МИФИ. Основное содержание работ – изучение основных законов динамики твердого тела (на примере поступательного, вращательного и плоского движения тел), измерительных методов и точных измерительных приборов, распространенных в физических лабораториях. Описание каждой работы состоит из теоретического введения с кратким изложением основных понятий и закономерностей, подробного описания измерительных приборов и методов измерений, контрольных вопросов.

Цель практикума – привить студентам навыки исследовательской работы, научить пользоваться современными измерительными приборами и аппаратурой, ознакомить с методами измерения физических величин и методами обработки результатов измерений. Большое значение придается также возможности самостоятельного наблюдения и изучения физических явлений и закономерностей.

Пособие подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ МИФИ.

Рецензент канд. физ.-мат. наук В.Г. Байдулов

ISBN 978-5-7262-2140-3

© Национальный исследовательский

 

ядерный университет «МИФИ», 2015

 

Редактор Е.Н. Кочубей

Подписано в печать 20.11.2015. Формат 60х84 1/16.

Печ. л. 10,25. Уч.-изд. л. 10,25. Тираж 1700 экз.

Изд. № 1/10. Заказ № 7.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, Каширское ш., 31.

ООО «Баркас». 115230, Москва, Каширское ш., 4.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Предисловие......................................................................................................

4

Лабораторная работа 1.16(1.16а). Определение ускорения свободного

падения с помощью оборотного маятника................................................

5

Лабораторная работа 1.17(1.17а). Изучение динамики

 

вращательного движения физических тел ..............................................

18

Лабораторная работа 1.17б. Изучение динамики

 

вращательного движения физических тел ..............................................

38

Лабораторная работа 1.18(1.18а, 1.18б). Определение моментов

 

инерции тел методом крутильных колебаний ......................................

47

Лабораторная работа 1.19. Определение эллипсоида инерции

 

твердого тела методом крутильных колебаний......................................

73

Лабораторная работа 1.20. Изучение динамики поступательного

 

движения тел с помощью машины Атвуда .............................................

88

Лабораторная работа 1.21(1.21а). Изучение динамики плоского

 

движения физических тел .......................................................................

99

Лабораторная работа 1.22(1.22а). Изучение гироскопа.........................

120

Лабораторная работа 1.23. Экспериментальное определение

 

коэффициента трения качения с помощью наклонного маятника.....

140

Лабораторная работа 1.24. Определение скорости пули с помощью

 

баллистического маятника......................................................................

155

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Работы, содержащиеся в данном пособии, связаны с изучением одной из важнейших тем механики динамики вращательного движения твер- дого тела. Эта тема является ключевой в курсе общей физики для студен- тов в первом семестре.

Лабораторные работы, вошедшие в практикум, создавались сотрудни- ками кафедры «Общей физики» НИЯУ МИФИ на протяжении всей исто- рии ее существования.

Данное издание содержит переработанное и дополненное в рамках мо- дернизации лаборатории «Механика» описание лабораторных работ по механике твердого тела, предназначенных для студентов факультетов А, КиБ, Ф, ЭТФ НИЯУ МИФИ. В издание вошли усовершенствованные опи- сания работ, ранее представленных в учебных пособиях: Лабораторный практикум «Механика твердого тела». Учебное пособие./ Под ред. В.Д. Попова. М.: МИФИ, 2008; Лабораторный практикум курса общей физики. Раздел «Механика». Учебное пособие. /Под ред. А.А. Плясова. М.: НИЯУ МИФИ, 2011.

Для подготовки к выполнению лабораторных работ настоящего прак- тикума рекомендуются следующие учебники и учебные пособия:

1.Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. Механика. М: Астрель АСТ, 2003. Гл. 5 «Механика твердого тела».

2.Иродов И.Е. Основные законы механики. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. Гл. 5 «Закон сохранения момента импульса».

3.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. М.: Физматлит, 2006. Гл. 7 «Механика твердого тела».

4.Светозаров В.В. Элементарная обработка результатов измерений.

М.: МИФИ, 2008.

4

Лабораторная работа 1.16 (1.16а)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ОБОРОТНОГО МАЯТНИКА

Цель: изучение колебательного движения тел на примере обо- ротного маятника; определение ускорения свободного падения тел.

Оборудование: оборотный маятник, фотодатчик, электронный секундомер, штангенциркуль.

ВВЕДЕНИЕ

Физическим маятником называется твердое тело, способное совершать колебания около неподвижной точки, не совпадающей с центром масс этого тела.

Если покоящийся маятник отвести в сторону и отпустить (т.е. создать начальное смещение), то он начнет совершать колебания около положения равновесия. Время, за которое маятник совершает движение из одного крайнего положения в другое и возвращается обратно в первоначальное положение, называется

периодом колебаний маятника.

При плоском движении маятника его положение в каждый мо- мент времени можно задать с помощью одной переменной угла отклонения ϕ из положения равновесия в плоскости колебаний. Величина наибольшего угла отклонения маятника из положения равновесия, достигаемая в ходе его колебаний, называется угловой

амплитудой колебаний.

Из-за наличия силы трения в оси, вообще говоря, колебания маятника будут затухающими, т.е. с течением времени максимальное отклонение маятника от положения равновесия (амплитуда) будет уменьшаться.

Частным случаем физического маятника является математиче- ский маятник. Математическим маятником называется идеализи- рованная система, состоящая из невесомой и нерастяжимой нити,

5

Источник: https://studfile.net/preview/16708885/