Лабораторная работа по дисциплине: Физика. Вариант №8

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА No 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА No 3.
ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
С ПОМОЩЬЮ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА
Цель работы. Проверить основной закон динамики вращательного движения.
Теоретическое введение. Вращательным движением называется такое движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой, называемой осью вращения.
Основной закон динамики вращательного движения: угловое ускорение ε ⃗, с которым вращается тело, прямопропорционально суммарному моменту сил M ⃗, действующих на тело, и обратнопропорционально моменту инерции тела I относительно оси вращения:
ε ⃗=М ⃗/I, (1)
Моментом силы M ⃗ относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произведением радиуса-вектора r ⃗, проведенного из точки О в точку приложения силы, на вектор силы F ⃗
M ⃗=[r ⃗,F ⃗ ]. (2)
Модуль момента силы равен
M=F⋅r⋅sinα=F⋅l, (3)
где – угол между векторами r ⃗ и F ⃗, l – плечо силы.
Плечом силы называется кратчайшее расстояние между линией действия силы и точкой О. Из рисунка 1 видно, что l = r ∙sin α .

Рис. 1. Момент силы M ⃗ относительно неподвижной точки О. 

Рис. 2. Момент силы относительно неподвижной оси Z.

Моментом силы относительно неподвижной оси Z называется скалярная величина MZ, равная проекции на эту ось вектора M ⃗ момента силы, определенного относительно произвольной точки О данной оси Z. Значение момента не зависит от выбора положения точки О на оси Z (рис. 2).
Направление вектора момента силы определяется по правилу векторного произведения: если буравчик (винт с правой резьбой) расположить в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения векторов, стоящих в векторном произведении и вращать ручку буравчика от первого вектора в векторном произведении ко второму по наименьшему углу, то направление поступательного движения острия буравчика покажет направление вектора, определяемого через данное векторное произведение.
Так, в примере на рисунке 1 вектор момента силы M ⃗ перпендикулярен плоскости, в которой лежат векторы r ⃗ и F ⃗, и направлен в плоскость чертежа “от нас”. Направлению момента силы M ⃗ относительно заданной оси Z обычно приписывают направление этой же самой оси (рис. 2). Момент силы, вызывающий вращение тела против часовой стрелки принято считать положительным, по часовой стрелке – отрицательным.
Угловое ускорение – это векторная физическая величина, которая определяет быстроту изменения угловой скорости:
ε=(dω ⃗)/dt=(d^2 φ ⃗)/(dt^2 ), (4)
где ω ⃗ угловая скорость, а φ ⃗ угловое перемещение.
Единица измерения углового ускорения в системе СИ – радиан на секунду в квадрате (рад/с2).
Направление угловой скорости ω ⃗ определяется по правилу правого винта: если ручку винта вращать по направлению вращения тела, то направление поступательного движения острия винта покажет направление вектора угловой скорости. Направление углового ускорения ε ⃗ совпадает с направлением вектора угловой скорости ω ⃗, если движение равноускоренное, и противоположно направлено, если движение равнозамедленное.
В соответствии с основным законом вращательного движения можно сказать, что направление ε ⃗ совпадает с направлением результирующего момента силы M ⃗, действующего на тело***************************************

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Записать и объяснить основной закон динамики вращательного движения. Дать определения величин, входящих в это уравнение.
2. Как определяется направление углового ускорения и момента сил?
3. Какой физический смысл имеет отрезок, отсекаемый прямой на оси абсцисс на графике ε=f (mgr) ?
4. Какой физический смысл имеет отрезок, отсекаемый прямой на оси абсцисс на графике 1/ε=f (2mοR2) ?

!!!!!!!!!!Вариант, данные см фото

=============================================

Лабораторная работа No13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА МЕТОДОМ АДИАБАТИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ
Цель работы. Ознакомиться с методом адиабатического расширения, определить коэффициент Пуассона для воздуха.
Теоретическое введение. Удельной теплоемкостью вещества называется величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить веществу единичной массы, чтобы увеличить его температуру на один Кельвин:
c=∂Q/(m⋅dT). (1)
Единица удельной теплоемкости в системе СИ – джоуль на килограмм-кельвин: [с] = Дж / (кгК).
Молярной теплоемкостью вещества называется величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить молю вещества, чтобы увеличить его температуру на один Кельвин:
C=∂Q/(ν⋅dT). (2)
Единица молярной теплоемкости в системе СИ – джоуль на моль-кельвин: [С] = Дж / (мольК).
Для газов удельная и молярная теплоемкости зависят от условий, при которых проводится нагревание. Между собой теплоемкости связаны соотношением:
C=c⋅M, (3)
где М – молярная масса вещества.
Согласно первому началу термодинамики количество теплоты ∂Q, сообщенное системе, идет на приращение внутренней энергии системы dU и на работу системы против внешних сил ∂A :
∂Q=dU+∂A, (4)
Изменение внутренней энергии идеального газа определяется формулой:
dU=i/2 ν⋅R⋅dT, (5)
где – количество вещества, dT – изменение температуры, R – универсальная газовая постоянная, i – число степеней свободы газа. Для одноатомных молекул (инертные газы) i=3, для двухатомных (простые газы, кроме инертных) – i=5, для многоатомных (сложные газовые соединения) – i=6.
Нагреем один моль газа на dT градусов. Если объем газа не изменяется, т.е. V=const, то газ работы не совершает, т.е. ∂A =0. Тогда, согласно уравнению (4) ∂Q=dU и молярная теплоемкость газа, измеренная при постоянном объеме, определится выражением:
C_V=(∂Q/dT)_V=dU/dT. (6)
Если при нагревании моля газа остается постоянным давление, т.е. P=const, то газ расширяется и совершает работу (рис. 1). Молярная теплоемкость газа, измеренная при постоянном давлении, определяется формулой:

Рис. 1. Расширение газа при нагревании.
C_P=(∂Q/dT)_P=dU/dT+∂A/dT. (7)********************************************

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое удельная и молярная теплоемкости вещества? От чего они зависят, в каких единицах измеряются?
2. Что такое коэффициент Пуассона ?
3. Сформулируйте первое начало термодинамики.
4. Что такое внутренняя энергия идеального газа? От чего она зависит?
5. Дать определение работы газа и количества теплоты.

!!!!!!!!!!Вариант, данные см фото

=============================================

Лабораторная работа No24

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ МОСТИКОМ УИТСТОНА
Цель работы: ознакомиться с принципом работы схемы мостика Уитстона. Определить неизвестное сопротивление и удельное сопротивление проводника.

Рис. 2. Схема мостика Уитстона

а) б)
Рис. 1. Схема определения сопротивления
Теоретическое введение. Наиболее часто для измерения сопротивления проводника применяется одна из схем, приведенных на рис. 1 (а и б), в силу их простоты. Однако любая из этих схем обладает существенным недостатком. В самом деле, любой прибор обладает конечным, но не нулевым сопротивлением. Поэтому, даже при высоком классе точности приборов, вольтметр, в первом случае, будет показывать суммарное падение напряжения на амперметре и исследуемом сопротивлении (показания амперметра соответствуют току через RХ). Во втором случае амперметр будет показывать суммарный ток, протекающий через вольтметр и сопротивление RХ. Показания же вольтметра соответствуют падению напряжения на RХ. Таким образом, в любом из этих случаев значение сопротивления RХ, найденное из закона Ома, будет неверным.

а) б)
Рис. 1. Схема определения сопротивления.

Рис. 2. Схема мостика Уитсона.
Схема, сводящая к минимуму влияние прибора на точность измерений, была предложена Уитстоном - так называемый мостик Уитстона (рис. 2). Четыре сопротивления R1, R2, R3, R4 образуют плечи мостика. RБ и - сопротивление и ЭДС батареи. Rг и Iг - сопротивление гальванометра и ток, протекающий через него.
Для расчета сложных цепей, одной из которых является мостик Уитстона, применимы правила Кирхгофа.
Первое правило: алгебраическая сумма токов, сходящихся в любой точке разветвленной цепи, равна нулю:
∑_k▒〖I_k=0〗 (1).
Токи учитываются со знаком «+», если они приходят в рассматриваемую точку, и со знаком «–», если они выходят из этой точки. Первое правило Кирхгофа применяется к узловым точкам цепи, в которых сходятся три и более токов. Первое правило вытекает из закона сохранения электрического***********************************

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. В чем преимущество мостика Уитстона по сравнению со схемами, приведенными на рис. 1?
2. Перечислить способы определения сопротивления.
3. Сформулировать и записать I и II правила Кирхгофа.

!!!!!!!!!!Вариант, данные см фото

=============================================

Оценка: Зачет
Дата оценки: 18.07.2023г.

Помогу с вашим вариантом, другой дисциплиной, онлайн-тестом, либо сессией под ключ.
E-mail: sneroy20@gmail.com
E-mail: ego178@mail.ru