ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Опис установки і методу вимірювання

Балістичний маятник це масивне тіло, що коливається на тросах або стрижнях у вертикальній площині, з пристроєм для вимірювання кута відхилення від положення рівноваги. Тіло наповнюється пластиліном, піском або іншим пластичним матеріалом..

На деякій відстані від маятника розташований пружинний пістолет (рис. 111.1), який стріляє кулями.

Куля масою m, рухаючись зі швидкістю v, влучає у нерухомий циліндр маятника і залишається в ньому; удар можна вважати непружним. Тоді закон збереження імпульсу запишеться так:

, (1)

де – швидкість кулі масою m до удару; – швидкість кулі й маятника масою M після удару.

Набувши швидкості u, циліндр маятника вийде з положення рівноваги, і його центр мас, рухаючись по дузі радіусом l , підніметься на висоту h; при цьому кінетична енергія маятника та кулі перетворюється у потенціальну енергію (тертям у підвісці нехтуємо):

, де . (2)

Із рис. 111.1 видно, що h = l – l∙cos α, (3)

де l – довжина маятника, тобто відстань від осі коливання маятника до його центра мас; α кут найбільшого відхилення маятника від положення рівноваги.

Значення M і l вказані на приладі.

Підставляючи (3) в (2), а потім в (1), знайдемо робочу формулу для обчислення швидкості польоту кулі:

.

Порядок виконання роботи

1. Відібрати 3 кулі і визначити їх масу за допомогою терезів.

2. Зарядити кулю в пістолет, вистрелити нею і виміряти кут відхилення маятника (куля повинна застрягнути в маятнику). Дослід повторити 4 5 разів. За формулою

обчислити швидкість кулі та її середнє значення. Результати вимірювання занести в таблицю.

 

M = _____ кг; l = _____ м. Таблиця 111.1

№ досліду m1 = _____ кг m2 = _____ кг m3 = _____ кг  
α1 v1 Δv1 α 2 v2 Δv2 α 3 v3 Δv3
                 
                 
                 
                 
                 
Сер.      
                     

 

3. Дослід повторити для інших куль і результат записати в таблицю.

4. Обчислити абсолютні похибки вимірювань і зробити висновок.

 

Контрольні питання

1. Який удар називають абсолютно пружним; абсолютно непружним?

2. Записати закони збереження, які виконуються при абсолютно пружному ударі.

3. Записати закони збереження, які виконуються при абсолютно непружному ударі.

Лабораторна робота № 7

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕРТЯ КОЧЕННЯ

МЕТОДОМ ПОХИЛОГО МАЯТНИКА

Мета роботи: експериментально вивчити основні закономірності, що виникають при коченні, виміряти коефіцієнт тертя кочення.

Прилади та обладнання:похилий маятник, штангенциркуль

Теоретичні відомості

У всіх реальних механічних процесах та системах мають місце сили тертя, дію яких у більшості випадків пов'язують із перетворенням механічної енергії в теплоту.

При переміщенні одного тіла по поверхні іншого або відносному русі шарів одного і того ж тіла виникає опір, який характеризується, зокрема, силою тертя. Розрізняють силу зовнішнього тертя як силу, тангенційну до переміщення двох твердих тіл при їх дотику, й силу внутрішнього тертя як силу опору, тангенційну до переміщення шарів середовища відносно один одного. Характерною особливістю зовнішнього тертя є наявність сили тертя спокоюяк граничної тангенційної сили, під дією якої починається переміщення тіл, які дотикаються. Зовнішнє тертя виникає як між чистими (ювенільними) поверхнями твердих тіл, так і між поверхнями, вкритими оксидними шарами. Залишкові або прилиплі, адсорбовані поверхнево активні молекули утворюють на поверхні так звані граничні шари, які сильно впливають на процес тертя. В цьому випадку зовнішнє тертя називають граничним.

Основним законом для сили зовнішнього тертя є закон Амонтона-Кулона

Fтер = (N + PoSo) , (1)

де – коефіцієнт тертя ковзання; N – нормальна реакція; Poпитома адгезія (сила прилипання, віднесена до одиниці площі); So – площа дійсного контакту.

Добуток Aaд = Po∙So називається тангенційною адгезією

Сила тертя визначається коефіцієнтом тертя . Експериментальні дані вказують, що його значення залежить від матеріалу поверхонь, їх мікрогеометричного профілю, мастила, газового середовища й інших факторів.

Тертя кочення виникає при перекочуванні кулі або циліндра по поверхні твердого тіла. Через деформації поверхонь циліндра та площини, які мають місце в реальних умовах, лінія дії сили реакції Q не збігається з лінією дії сили нормального тиску N. Нормальна складова цієї реакції Qn практично дорівнює нормальній реакції N, а горизонтальна складова Q являє собою силу тертя Fтер.

Якщо циліндр або куля рухаються по площині без прискорення, то повинно виконуватись правило рівності моментів: момент сили тертя кочення відносно точки О дорівнює добутку сили реакції опори на величину зміщення .

Fтер ∙R = Qn , (2)

де R – радіус котка; – плече сили Qn ≈ N. Звідки Fтер = . Величина називається коефіцієнтом тертя кочення, який являє собою плече сили Qn і має розмірність довжини (м).

У даній лабораторній роботі коефіцієнт тертя кочення кулі по площині визначається методом похилого маятника. Затухання коливань такого маятника зумовлене, головним чином, тертям кочення, а коефіцієнт визначається за формулою

(3)

де R – радіус кульки; – кут нахилу площини; – амплітудне значення кута відхилення маятника в початковий момент (рад.); – амплітудне значення кута відхилення після n коливань (рад.).

Опис установки

У даній лабораторній роботі використовується установка "Похилий маятник". Кулька, підвішена на нитці, опирається на похилу площину, кут нахилу якої β вимірюється за допомогою бічної шкали. Якщо кульку відхилити від положення рівноваги на кут α0, вона починає перекочуватися по площині, причому її рух має характер коливань, затухаючих під дією зовнішнього тертя. Вимірювання сили тертя основане на зміні амплітуди коливань маятника за певну кількість циклів n.

Амплітудне значення кута αn через n коливань визначається за шкалою, розташованою на лицевій панелі приладу.

1 – кулька на нитці;

2 – похила площина;

3 – шкала для вимірювання кута нахилу площини (β);

4 – шкала для вимірювання кута відхилення маятника (α).

Порядок виконання роботи

1. За бічною шкалою встановити кут нахилу маятника і записати його значення в таблицю.

2. За допомогою штангенциркуля виміряти радіус кульки R та записати його значення в таблицю.

3. Відхилити маятник від положення рівноваги на кут = 8 ... 10° за шкалою на лицевій панелі приладу і без ривків відпустити його.

Після здійснення маятником n коливань візуально визначити кут відхилення . Значення кутів та записати в таблицю.

4. Повторити п. 3 для інших значень n = 4 ... 10.

5. Значення кутів та перевести із градусної міри в радіанну і записати їх в таблицю.

6. За формулою (3) обчислити коефіцієнт тертя кочення й обчислити абсолютну та відносну похибки.

R = _____ м; β = _____о Таблиця 161.1

№ п/п n α0 град αn град α0 рад αn рад , мм Δ , мм
               
             
             
             
             
Сер.              

 

Контрольні питання

1. Які фізичні причини тертя?

2. Як формулюється основний закон тертя?

3. Як виникає тертя кочення?

4. У чому полягає метод похилого маятника?

Лабораторна робота № 1

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти