Порядок выполнения работы. Задание I.Определение коэффициента упругости стержня
Задание I.Определение коэффициента упругости стержня
1. Соберите установку так, как это показано на рисунке. Закрепите на конце стержня 1 нить, перекиньте ее через блок и подвесьте к концу нити груз т. Стержень ориентируют перпендикулярно нити с погрешностью до 10°.
2. Измерьте линейкой 2 расстояние x1от основания стойки до нижнего края груза.
Таблица 1
| № п/п № | материал стержня | d, мм | m1, кг | m2, кг | Δm=m1– m2, кг | x1, м | x2, м | Δx= x1–x2, м | k, Н/м |
| сталь 1 | 2,95 | ||||||||
| сталь 2 | 3,99 3,99 3,99 | ||||||||
| латунь 1 | 2,96 | ||||||||
| латунь 2 | 3,95 |
3. Измените массу груза на величину Δm и измерьте новое расстояние х2 . Рассчитайте коэффициент упругости стержня по формуле (4) и данные занесите в табл. 1.
. (4)
4. Проделайте аналогичные измерения для других стержней.
Задание II.Определение коэффициента упругости и модуля Юнга стержня методом колебаний
1. Подключите датчик угла поворота блока к разъему № 2 на задней стенке модуля ИСМ–1. Переключатель 10 переведите в положение К2. Переключатель 4 – в положение «:2», переключатель 5 – в положение «цикл», переключатель 8 - в положение «+» или «–», переключатель 9 – в среднее положение. Включите питание модуля.
2. Перекиньте нить через блок и закрепите на конце нити груз т. Поверните блок так, чтобы указатель блока совместился с нулевым делением шкалы, при этом щель диска блока должна находиться в зазоре фотодатчика так, чтобы светился индикатор 3.
3. Слегка нажав на балку, отпустите ее и измерьте период ее колебаний Т1 с грузом m1. Измените массу груза и измерьте период колебаний Т2с грузом т2.
4. Жесткость стержня рассчитайте по формуле (2), модуль Юнга по формуле (3). Данные занесите в табл. 2. Повторите измерения для других стержней.
Таблица 2
| № п/п | Материал стержня | d, мм | L, м | m1, кг | m2, кг | Т1, с | Т2, с | k, Н/м | E, Н/м2 |
Задание III.Определение логарифмического декремента и коэффициента затухания системы с пружиной
1. Зацепите один конец пружины за крючок у основания стойки. Ко второму концу пружины прикрепите нить, перекиньте ее через блок и подвесьте к другому концу нити груз массой т. Приведите систему в колебательное движение. Измерьте период Т колебания груза. Результат запишите в табл. 3.
2. Отключите датчик угла поворота блока и переведите переключатель 4 в положение «:1». Выводя маятник из положения равновесия, отметьте его начальное отклонение х0.
3. Запустив маятник, измерьте время (с помощью кнопки 6 – «ручн»), в течение которого амплитуда колебаний уменьшится в 2 раза: x(t) = х0/2. Измерения проведите при разных значениях отклонения х0 и массах груза т. Результаты измерений запишите в табл. 3.
4. Рассчитайте величину логарифмического декремента затухания по формуле
q (5)
5. Рассчитайте коэффициент затухания β по формуле (6) и заполните табл.3.
(6)
Таблица 3
| № п/п | m, кг | Т1, с | t, с | x0, м | x, м | θ | β, с-1 |
Контрольные вопросы
1. Вывод уравнения гармонических колебаний для случая малых горизонтальных колебаний груза на пружине.
2. Запишите законы изменения во времени следующих параметров колебательного движения: смещения из положения равновесия, скорости и ускорения материальной частицы.
3. Как изменяется во времени энергия колеблющейся частицы? Как в этих зависимостях находит отражение закон сохранения полной механической энергии?
4. Вывод уравнения затухающих колебаний. Как соотносятся между собой периоды собственных затухающих и незатухающих колебаний? Почему затухающие колебания материальной частицы не являются гармоническими?
5. Дайте определение коэффициента затухания, логарифмического декремента затухания и добротности колебательной системы.
6. Дайте определение параметров напряженного состояния твердого тела: относительной деформации, модуля Юнга и коэффициента упругости. Сформулируйте закон Гука для твердого тела, находящегося в напряженном состоянии.
Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 581;