А 11 «Механика және молекулалық физика» бөлімінен лабораториялық жұмыстар орындауға арналған әдістемелік нұсқау. Қызылорда. ҚМУ, 2007ж
жүктеу/скачать 2,13 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Құрал жабдықтар
| Лабораториялық жұмыс №1.1.
Атвуд машинасында кинематика және динамика заңдарын тексеру Жұмыстың мақсаты: ауырлық күші өрісіндегі дененің бір қалыпты, бірқалыпты үдемелі қозғалысын зерттеу және Ньютонның екінші заңын тексеру. Құрал жабдықтар: Атвуд машинасы, электрлі магнит, секунд өлшеуіш, жүктер жиынтығы. Қысқаша теория Механика – механикалық қозғалыс пен оның өзгерісін тудыратын себептердің заңдылықтарын зерттейтін физиканың бір бөлімі. Механика үш бөлімнен тұрады: 1) кинематика; 2) динамика; 3) статика. Кинематика денелер қозғалысын оларды туғызатын себептерден тыс зерттейді. Динамика қозғалыстың және қозғалысты өзгертетін себептердің заңдылықтарын оқып-зерттейді. Статика денелер жүйесінің тепе-теңдік шарттарын оқып-зерттейді. Егер дене қозғалысының заңдылықтары белгілі болса, онда олардың тепе-теңдігінің заңдарын да белгілеуге болады. Кинематика мен динамика заңдарын, яғни тікелей Жердің тартылыс өрісіндегі дененің механикалық қозғалысы заңдылықтарын, оқып-зерттеу еркін түсу үдеуінің шамасы үлкен болғандықтан түрлі қиындықтар туғызады. Ондай тәжірибені жүргізу үшін құралды тым жоғары, бөлме биіктігінен әлдеқайда биікке орнату керек немесе қысқа уақыт аралығын өлшейтін арнаулы әдісті пайдалану керек. Атвуд машинасының көмегімен қозғалысты зерттеу жылдамдықты ыңғайлы мәніне дейін реттеу арқылы жоғарыда айтылған қиындықтардан құтылуға мүмкіндік береді. Жеңіл блоктан асыра тасталған салмақсыз әрі созылмайтын жіпке ілінген жүктердің қозғалысын қарастырайық (1 сурет). Жүктердің массалары бірдей болсын. Бір жағына массасы m қосымша жүк салса, жүктер түзу сызықты және бір қалыпты үдемелі қозғалысқа келеді, ал блок айналмалы қозғалыс жасайды. Жүктердің және блоктың қозғалысын ілгерілемелі және айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі теңдеулерімен сипаттауға болады. Әр жүктің қозғалыс теңдеуін жазамыз. Массасы m жүкке (сол жақтағы жүк) вертикаль төмен бағытталған ауырлық күші және вертикаль жоғары бағытталған жіптің керілу күші (серпімділік күші) әсер етеді. Жүктердің қозғалысын вертикаль орналасқан және төмен қарай бағытталған Х осімен салыстырмалы қарастырамыз. Сондықтан 1 жүк үшін келесі теңдеу жазылады (1) Массасы жүк үшін (2) Сурет жазықтығына перпендикуляр оське қатысты және күш моменттерінің әсерінен блок бұрыштық үдеу алады. Айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуі бойынша (3) 1 сурет. Салмақсыз созылмайтын блок арқылы тасталынған массалары бірдей жүктердің қозғалысы. мұндағы - блок осімен салыстырғандағы инерция моменті; - блоктың радиусы; - блоктың массасы. Ньютонның үшінші заңы бойынша күштердің модульдерін былай жазуға болады: және , осы теңдеулерді ескере отырып, мынаны табамыз (4) (1), (2), (3) теңдеулерін біріктіріп шешіп, a үдеуінің мәнін табамыз: (5) (5) теңдеуден қосымша жүктің массасы ( ) өзгермегенде үдеудің де тұрақты шама болатыны байқаймыз. Сөйтіп, жүктер бірқалыпты үдемелі қозғалады. Сонымен қатар қосымша жүктің массасы аз болғанда, a үдеу g-ден әлдеқайда кіші болады. Бірақ үдеуді (5) формуламен тікелей табудың қарапайым тәсілі жоқ. Сондықтан қозғалыстың бірқалыпты үдемелі сипатын пайдаланамыз. Бастапқы жылдамдығы нольге тең бірқалыпты үдемелі қозғалыстың жолы мынаған тең: (6) Егер сол жақтағы жүкке қосымша жүк ( ) салсақ, онда динамиканың негізгі теңдеуі мен (6) формуланы пайдаланып, мынадай теңдік аламыз: (7) Егер мен -ді оң жақтағы жүкке салсақ, онда мынадай теңдік шығады: (8) Бұл жағдайда қозғалатын жүйенің массасы өзгермейді де, оған әсер ететін күштің шамасы өзгереді: (9) Егер (8) теңдеуді (7) теңдеуге бөліп әрі (9) формуланы ескерсек, онда тұрақты S үшін мынадай қатынасты жазуға болады: (10) (10) формула көмегімен Ньютонның екінші заңын Атвуд машинасымен тексеруге болады. жүктеу/скачать 2,13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|