МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ (МЕХАНИКА И ТЕРМОДИНАМИКА)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ИМ. АКАДЕМИКА М.К.ЯНГЕЛЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ
(МЕХАНИКА И ТЕРМОДИНАМИКА)
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВСЕХ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ
И ВСЕХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
УТВЕРЖДЕНО
КАФЕДРОЙ ФИЗИКИ
ПРОТОКОЛ №23
ОТ 21.02.92
ХАРЬКОВ ХИРЭ 1992
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Настоящие указания состоят из двух частей. В первую часть включены работы по механике я термодинамике, разработанные на кафедре физики Харьковского института радиоэлектроники. Вторая часть содержит работы по механике, разработанные и изготовленные в Польше.
Все работы отличаются от традиционных оригинальными техническими решениями, облегчающими Проведение экспериментов и повышающими точность измерений. В частности, для измерения малых промежутков времени используются электронные секундомеры с автоматическим включением и отключением.
Выполнение лабораторной работы включает предварительную подготовку» проведение экспериментов и составление отчета о результатах исследований.
При Подготовке к выполнению работы необходимо изучить теоретическое введение, описание лабораторной установки и методы измерений, соблюдать указанный порядок выполнения экспериментальной и расчетной части работы. При проведении экспериментов необходимо строго выполнять все установленные в лаборатории правила техники безопасности.
Отчет о работе должен содержать название, цель работы, краткое описание лабораторной установки и методов измерений в расчетную часть, включающую таблицы измерений, графики, расчет искомых величин и их погрешностей.
Контрольные вопросы, приведенные в конце каждой работы, облегчают подготовь к защите работы. В конце указаний приведен список литературы, рекомендуемой для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторных работ.
ЧАСТЬ 1.
1. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ
Цель работы
Экспериментально определить ускорение при свободном падении тела я поле тяготения Земли.
Приборы и принадлежности
Установка для исследования свободного падения (рис. I) с автоматической регистрацией времени полета, стальной шарик, линейка.
Теоретическое введение
В поле тяготения Земли на тело массой m действует сила тяжести Р=mg. Под действием этой силы тело, поднятое над поверхностью Земли и предоставленное самому себе, свободно падает с ускорением .свободного падения, g . Вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения зависит ОТ широты местности. Это объясняется нешарообразностью формы Земли и влиянием суточного вращения Земли вокруг своей оси. Как показали расчеты и измерения, зависимость ускорения свободного падения от широты местности выражается формулой:
(1)
где gφ и g0 - ускорение свободного падения на географической широте φ и на широте полюса (φ = 90°) соответственно. Максимальное значение 9,83 м/с2 gφ имеет на полюсах Земли, а минимальное значение 9,78 м/с2 - на экваторе, где φ=0.
В данной работе gφ определяется по времени падения шарика с известной высоты. При свободном падении без начальной скорости и без учета сил трения о воздух тело движется равноускоренно по закону
где h - расстояние, пройденное телом за время t. Из соотношения (1) следует, что
Если измерить время падения шарика с различной высоты и построить график зависимости √h от t , то получим прямую, тангенс угла наклона которой к оси t будет равна √g/2. Определив тангенс угла наклона α по формуле
(2)
В которой t1 - время падения шарика с высоты h1, а t2 - c высоты h2, и приравняв его √g/2, найдем
(3)
Описание лабораторной установки
Установка для исследования свободного падения (рис.1) состоит из штатива на котором установлена, перемещающаяся платформа 1.