С этим файлом связано 21 файл(ов). Среди них: ЭССЕ философия.pdf, toe.docx, 3.9_Определение удельного заряда частицы методом отклонения.pdf, Одс Практическая работа 2.pdf, Сибирская Одиссея Ермака.pdf, РГР.pdf, РГР.pdf, Эссе (1).docx, Курсовой.pdf, бгац слайды.docx, Пример_Обработка результатов.doc, ргр5.pdf, Документ Microsoft Word.docx, РГР СК Есаулков Н.Ю. СЖДт-319.pdf, УГКР Курсовая.pdf, LR2.docx, уп12.DOCX, bibliofond.ru_732157 (1).rtf, ЛР3 Лешков Е.В. ПСн-319 Сварочное производство.pdf, ДМ ДЗ1 Лешков Е.В. ПСн-319.pdf, Ладыженко А.И ЭД-121 Word.docx и ещё 11 файл(а). Показать все связанные файлы Подборка по базе: Титульный лист. Лабораторная работа.docx, ОТЧЕТ. Лабораторная работа № 3 (Вариант № 5).docx, ОТЧЕТ. Лабораторная работа № 2 (Вариант № 5) 3 задача.docx, спбпу лабораторная 1.07.pdf, 15 лабораторная работа.docx, програмирование лабораторная 3 .docx, Клиническая лабораторная диагностика. Биохимические исследования, 1 Лабораторная работа Х.Р.docx, Королёв Г.С. АТП-149м Лабораторная Работа №2.docx, проф комп программы лабораторная.rtf
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Уральскийгосударственныйуниверситетпутейсообщения
Кафедра «Естественнонаучные дисциплины»
по дисциплине «Физика. Механика» Движениеподдействиемпостояннойсилы
Студент группы СОа-131
Белов Кирилл Алексеевич Проверила: Доцент , к.т.н.
Исследование движения тела под действием постоянной силы. Экспериментальное определение свойств сил трения покоя и движения. Определение массы тела.
2. Краткая теория.
Динамика – часть механики, изучающая связь характеристик движения тела с характеристиками причин, которые его вызвали.
Динамические характеристики – это такие характеристики движения, быстрота изменения которых (производная по времени) равна определенной характеристике внешнего воздействия.
Масса m есть количественная характеристика инертности тела.
Инертность есть свойство тела противиться попыткам изменить его состояние движения.
Сила трения скольжения возникает при соприкосновении двух поверхностей тел и наличии движения одной поверхности относительно другой.
Свойства силы трения
1)направлено против скорости
3)пропорциональна величине силы N, прижимающей по нормали одно тело к поверхности другого.
Сила трения покоя возникает при соприкосновении поверхностей двух неподвижных тел и наличии составляющей силы, приложенной к одному из тел, направленной вдоль поверхностей и стремящейся вызвать движение (СВД) данного тела вдоль поверхности другого.
4. Методика и измерения.
M(табл) = 2,0 кг
Номер
измерения
Fвн, Н
Fтр, Н
a, м/с2
Fвн, Н
Fтр, Н
a, м/с2
Fвн, Н
Fтр, Н
a, м/с2
1
1
-1
1
-1
1
-1
2
2
-2
2
-2
2
-2
3
3
-2
0,5
3
-3
3
-3
4
4
-2
1
4
-3,9
4
-4
5
5
-2
1,5
5
-3,9
0,5
5
-5
6
6
-2
2
6
-3,9
1
6
-5,9
0,1
7
7
-2
2,5
7
-3,9
1,5
7
-5,9
0,6
8
8
-2
3
8
-3,9
2
8
-5,9
1,1
9
9
-2
3,5
9
-3,9
2,5
9
-5,9
1,6
10
10
-2
4
10
-3,9
3
10
-5,9
2,1
5. Графики
График зависимости силы трения от внешней силы:
График зависимости ускорения от внешней силы:
Среднее значение mэксп =2,1 кг
В данной лабораторной работе я провел исследование движения тела под действием постоянной силы. Построил графики зависимости ускорения от внешней силы и график зависимости силы трения от внешних сил.
Сила трения покоя и движения при увеличении внешней силы уменьшается до определенного уровня и далее остается неизменной
При изменении внешней силы ускорение уменьшается, тогда когда коэф. Трения увеличивается.
По графику определил, что масса во всех трех случаях не изменяется, ускорение с увеличением коэф. Трения уменьшается, а внешняя сила неизменна.
Рассчитал экспериментальное значение массы тела и сделал выводы, что табличные значения массы меньше, чем значения экспериментальной массы.
Источник
График зависимости ускорения от внешней силы
3.1. Равнопеременное движение по прямой.
3.1.1. Равнопеременное движение по прямой — движение по прямой с постоянным по модулю и направлению ускорением:
3.1.2. Ускорение () — физическая векторная величина, показывающая, на сколько изменится скорость за 1 с.
В векторном виде:
где — начальная скорость тела, — скорость тела в момент времени t.
В проекции на ось Ox:
где — проекция начальной скорости на ось Ox, — проекция скорости тела на ось Ox в момент времени t.
Знаки проекций зависят от направления векторов и оси Ox.
3.1.3. График проекции ускорения от времени.
При равнопеременном движении ускорение постоянно, поэтому будет представлять собой прямые линии, параллельные оси времени (см. рис.):
Значение ускорения: чем дальше от оси времени лежит прямая, тем больше модуль ускорения
3.1.4. Скорость при равнопеременном движении.
В векторном виде:
В проекции на ось Ox:
Для равноускоренного движения:
Для равнозамедленного движения:
3.1.5. График проекции скорости в зависимости от времени.
График проекции скорости от времени — прямая линия.
Направление движения: если график (или часть его) находятся над осью времени, то тело движется в положительном направлении оси Ox.
Значение ускорения: чем больше тангенс угла наклона (чем круче поднимается вверх или опускает вниз), тем больше модуль ускорения; где — изменение скорости за время
Пересечение с осью времени: если график пересекает ось времени, то до точки пересечения тело тормозило (равнозамедленное движение), а после точки пересечения начало разгоняться в противоположную сторону (равноускоренное движение).
3.1.6. Геометрический смысл площади под графиком в осях
Площадь под графиком, когда на оси Oy отложена скорость, а на оси Ox — время — это путь, пройденный телом.
На рис. 3.5 нарисован случай равноускоренного движения. Путь в данном случае будет равен площади трапеции:
(3.9)
3.1.7. Формулы для расчета пути
(3.10)
(3.12)
(3.11)
(3.13)
(3.14)
Все формулы, представленные в таблице, работают только при сохранении направления движения, то есть до пересечения прямой с осью времени на графике зависимости проекции скорости от времени.
Если же пересечение произошло, то движение проще разбить на два этапа:
до пересечения (торможение):
После пересечения (разгон, движение в обратную сторону)
В формулах выше — время от начала движения до пересечения с осью времени (время до остановки), — путь, который прошло тело от начала движения до пересечения с осью времени, — время, прошедшее с момента пересечения оси времени до данного момента t, — путь, который прошло тело в обратном направлении за время, прошедшее с момента пересечения оси времени до данного момента t, — модуль вектора перемещения за все время движения, L — путь, пройденный телом за все время движения.
3.1.8. Перемещение за -ую секунду.
За время тело пройдет путь:
За время тело пройдет путь:
Тогда за -ый промежуток тело пройдет путь:
За промежуток можно принимать любой отрезок времени. Чаще всего с.
Если то
Тогда за 1-ую секунду тело проходит путь:
Если внимательно посмотрим, то увидим, что и т. д.
Таким образом, приходим к формуле:
Словами: пути, проходимые телом за последовательные промежутки времени соотносятся между собой как ряд нечетных чисел, и это не зависит от того, с каким ускорением движется тело. Подчеркнем, что это соотношение справедливо при
3.1.9. Уравнение координаты тела при равнопеременном движении
Знаки проекций начальной скорости и ускорения зависят от взаимного расположения соответствующих векторов и оси Ox.
Для решения задач к уравнению необходимо добавлять уравнение изменения проекции скорости на ось:
3.2. Графики кинематических величин при прямолинейном движении
3.3. Свободное падение тела
Под свободным падением подразумевается следующая физическая модель:
1) Падение происходит под действием силы тяжести:
2) Сопротивление воздуха отсутствует (в задачах иногда пишут «сопротивлением воздуха пренебречь»);
3) Все тела, независимо от массы падают с одинаковым ускорением (иногда добавляют — «независимо от формы тела», но мы рассматриваем движение только материальной точки, поэтому форма тела уже не учитывается);
4) Ускорение свободного падения направлено строго вниз и на поверхности Земли равно (в задачах часто принимаем для удобства подсчетов);
3.3.1. Уравнения движения в проекции на ось Oy
В отличии от движения по горизонтальной прямой, когда далеко не всех задач происходит смена направления движения, при свободном падении лучше всего сразу пользоваться уравнениями, записанными в проекциях на ось Oy.
Уравнение координаты тела:
Уравнение проекции скорости:
Как правило, в задачах удобно выбрать ось Oy следующим образом:
Ось Oy направлена вертикально вверх;
Начало координат совпадает с уровнем Земли или самой нижней точкой траектории.
При таком выборе уравнения и перепишутся в следующем виде:
3.4. Движение в плоскости Oxy.
Мы рассмотрели движение тела с ускорением вдоль прямой. Однако этим равнопеременное движение не ограничивается. Например, тело, брошенное под углом к горизонту. В таких задачах необходимо учитывать движение сразу по двум осям:
Или в векторном виде:
И изменение проекции скорости на обе оси:
3.5. Применение понятия производной и интеграла
Мы не будем приводить здесь подробное определение производной и интеграла. Для решения задач нам понадобятся лишь небольшой набор формул.
где A, B и то есть постоянные величины.
Теперь посмотрим, как понятие производной и интеграла применимо к физическим величинам. В математике производная обозначается «’», в физике производная по времени обозначается «∙» над функцией.
то есть скорость является производной от радиус-вектора.
Для проекции скорости:
то есть ускорение является производной от скорости.
Для проекции ускорения:
Таким образом, если известен закон движения то легко можем найти и скорость и ускорение тела.
Теперь воспользуемся понятием интеграла.
то есть, скорость можно найти как интеграл по времени от ускорения.
то есть, радиус-вектор можно найти, взяв интеграл от функции скорости.
Таким образом, если известна функция то легко можем найти и скорость, и закон движения тела.
Константы в формулах определяются из начальных условий — значения и в момент времени
3.6. Треугольник скоростей и треугольник перемещений
3.6.1. Треугольник скоростей
В векторном виде при постоянном ускорении закон изменения скорости имеет вид (3.5):
Эта формула означает, что вектор равен векторной сумме векторов и Векторную сумму всегда можно изобразить на рисунке (см. рис.).
В каждой задаче, в зависимости от условий, треугольник скоростей будет иметь свой вид. Такое представление позволяет использовать при решении геометрические соображения, что часто упрощает решение задачи.
3.6.2. Треугольник перемещений
В векторном виде закон движения при постоянном ускорении имеет вид:
При решении задачи можно выбирать систему отсчета наиболее удобным образом, поэтому не теряя общности, можем выбрать систему отсчета так, что то есть начало системы координат помещаем в точку, где в начальный момент находится тело. Тогда
то есть вектор равен векторной сумме векторов и Изобразим на рисунке (см. рис.).
Как и в предыдущем случае в зависимости от условий треугольник перемещений будет иметь свой вид. Такое представление позволяет использовать при решении геометрические соображения, что часто упрощает решение задачи.