Задание к работе

1. Сделайте заготовку протокола к лабораторной работе.

2. Получите допуск к выполнению лабораторной работы у преподавателя.

3. Соблюдая правила техники безопасности, зарядите пружинный пистолет пулей с наибольшей массой.

4. Подготовьте устройство к измерению горизонтального смещения маятника. Запишите численное значение начальной координаты маятника по линейке отсчетного устройства .

5. Осуществите первый выстрел пулей с наибольшей массой, нажав спусковую кнопку пистолета. Запишите численное значение конечной координаты , определив его по линейке отсчетного устройства . Вычислите смещение маятника при первом опыте:

.

Запишите величину в таблицу измерений.

6. Проведите опыт с той же пулей пять раз, чтобы в дальнейшем провести статистическую обработку этих прямых измерений.

7. Проведите однократные измерения смещения маятника для пуль с другой массой (п. 3–5).

8. Проведите статистическую обработку прямых многократных измерений смещения маятника для первой пули согласно методике, описанной в [1]. Результаты внесите в таблицу измерений.

9. По формуле (1.9) получите оценку истинного значения скорости пули , для которой были проведены многократные измерения. Результат внесите в таблицу измерений. Рекомендуется для получения скорости пули использовать результаты индивидуального задания для членов бригады, выполняющих лабораторную работу на одной установке.

10. Получите оценку абсолютной погрешности косвенных измерений скорости этой пули (формула (1.11)). Прежде чем применять формулу (1.11), следует отдельно вычислить (приближенно) каждый из пяти квадратичных членов, чтобы сравнить их друг с другом. Сравнение покажет, от каких аргументов сильнее всего зависит величина погрешности , а какие члены формулы (1.11) можно не учитывать. Результат внесите в таблицу измерений.

11. Вычислите скорости пуль с другой массой (формула (1.9)). Погрешность для этих однократно проведенных опытов оценивать не надо. При этом также (см. п. 9) рекомендуется использовать результаты индивидуального задания.

12. Учитывая, что для проведенных опытов должна выполняться зависимость (1.3), постройте оси графика этой зависимости в координатах для диапазона численных значений, соответствующего используемым в опытах массам пуль и полученным для них скоростям.

13. Нанесите на этот график точки, соответствующие полученным в опытах значениям скорости для каждой пули. Учитывайте, лежат ли экспериментальные точки на одной прямой.

14. Укажите на этом графике для каждой экспериментальной точки диапазон, внутри которого лежит истинное значение скорости, то есть графически укажите найденную погрешность. При этом считайте, что погрешность, найденная для скорости только одной пули, является такой же для скоростей остальных пуль.

15. Сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цель данной лабораторной работы.

2. Какой закон сохранения позволяет получить зависимость скорости пули, выпущенной из пружинного пистолета, от ее массы? Какие предположения при этом делаются?

3. Выполняется ли закон сохранения механической энергии системы маятник–пуля при ударе?

4. В какой момент опыта выполняется закон сохранения импульса для системы маятник–пуля?

5. Начиная с какого момента опыта можно использовать закон сохранения механической энергии для системы маятник–пуля?

6. Как рассчитать долю кинетической энергии пули, которая расходуется на неупругую деформацию при ударе?

7. Запишите систему уравнений для получения скорости пули через горизонтальное смещение маятника после удара. Решив систему, получите рабочую формулу.

8. Где при выводе рабочей формулы используется тот факт, что маятник движется поступательно?

9. Как изменится смещение маятника, если изменить его массу?

10. Как изменится смещение маятника, если изменить длину подвеса?

11. Какие величины в опыте определяются путем прямых, а какие путем косвенных измерений?

12. Как оценить истинные значения при прямых и как – при косвенных измерениях?

13. Как оценить доверительную погрешность при прямых и как – при косвенных измерениях? Какой смысл этой погрешности, почему результат измерений записывают в виде ?

14. Какой смысл, строить график зависимости скорости пули от ее массы в координатах ?

Индивидуальные задания для членов бригады,

выполняющих лабораторную работу на одной установке

Литература

Введение к настоящим методическим указаниям.

Лабораторная работа № 3

Определение момента инерции

маятника Обербека

Цели работы:1) определить экспериментальным путем момент инерции маятника с учетом действия тормозящего момента сил сопротивления; 2) исследовать экспериментальную зависимость момента инерции маятника от расстояния грузов, закрепленных на стержнях маятника, до оси вращения и сравнить с теоретической зависимостью; 3) рассчитать момент инерции маятника Обербека на основе уравнения динамики поступательного движения груза, прикрепленного к нити, наматываемой на шкив маятника, и уравнения вращательного движения маятника.