Файл: Ш. Улиханов атындаы Ккшетау университеті кеа Математика, физика жне информатика кафедрасы.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| |
«Ш. Уәлиханов атындағы Көкшетау университеті» КЕАҚ
Математика, физика және информатика кафедрасы
6В05301 Физика мамандығы
Физикадан вертуалды тәжірибелік практикум пәнінен қорытынды бақылау үшін
№ 13 емтихан билеті
1.Неге атвудтәжірибесіндегіжүктердіңүдеуі (оңжәнесолжақтағыжүктерүшін) бірдейетіпалынадытүсіндіріңіз.
Жауабы:
Ньютонның екінші Заңында: "дененің немесе жүйенің қозғалатын үдеуі оларға әсер ететін күшке тура пропорционал және олардың массасына кері пропорционал"делінген.
Ньютонның екінші заңын тексеру үшін біз Атвуд машинасы деп аталатын Атвуд құрастырған қарапайым қондырғыны қолданамыз. Ол көлденең осьтің айналасында айнала алатын жеңіл блоктан тұрады, жіп блок арқылы лақтырылады және жіптің ұштарына жүктемелер байланады. Қазіргі уақытта Жүктің массасы бірдей, сондықтан бүкіл жүйе тепе-теңдік күйінде.
Егер сіз сол жақ жүкке шамадан тыс жүктеме қойсаңыз не болады? Экранның сол жағында Атвуд машинасының схемалық суретін көресіз. Сол жақта жіптің ұшына массасы М және екі жүктеме байланған, екі М (олар осы жүктемеде М жатыр), ал оң жағында сол жүктеме М жіпке байланған, ал бір жүктеме М жатыр.
Бүкіл жүйеге әсер ететін күштердің нәтижесі сол жақтағы m жүктемесінде жатқан m шамадан тыс жүктемелерінің бірінің массасымен анықталады. Осылайша, бүкіл жүйеге F1 ауырлық күші әсер етеді, ол бірінің массасына тең М шамадан тыс жүктеме кезінде ауырлық күшінің үдеуі g. осы күштің әсерінен бүкіл жүйе қозғалады, ал бүкіл жүйенің жалпы массасы 2M + 3m, ал осы F1 күшінің әсерінен бүкіл жүйе F1-ге тең болатын A1 үдеуімен қозғалады, бүкіл жүйенің жалпы массасына бөлінеді. Бұл A1 үдеуі сол және оң жүктер үшін модульде бірдей болады, тек сол жүктің үдеуі төмен, ал оң жүктің үдеуі жоғары болады. Осылайша, тағы да айта кетейік, бұл A1 үдеуі mg-ге тең болады (бұл бүкіл жүйеге әсер ететін барлық күштердің нәтижесі), бүкіл жүйенің жалпы массасына бөлінеді 2M + 3m. егер бастапқыда бүкіл жүйе тыныштықта болса және сол жақ жүктеме уақыт ішінде өтсе t1 қашықтық h, онда h, кинематикадан белгілі, анықталады A1 * tm2 / 2 өрнегі, сол жақ T1 жүктемесінің құлау уақыты v(2h / a1) болады. Егер сіз жоғарыда жазылған бөлшекті a1 орнына t1 үшін осы формулаға ауыстырсаңыз, онда біз мынаны аламыз: t1 V(2h) төңкерілген Бөлшекке көбейтіледі (mg бөлгіште болады, ал 2M + 3m алымда болады). Міне, осы формула сол жақ жүктің h биіктігінен құлау уақытын анықтайды.
Тәжірибеге жүгініп, жүктің құлау уақытын табайық. Көріп отырсыз ба, қазір жіптерде екі бірдей жүк ілулі тұр. Қара жүктер M, ал екі ақ жүктеме m осы екі қара жүктің үстінде жатыр. Қазір бұл жүктер бірдей. Сол жақ жүкке біз қазір тағы бір m шамадан тыс жүктемені қосамыз және сол жүкті орнатамыз (қазір екі ақ шамадан тыс жүктеме сол жақ қара жүкке жатады), біз сол жақ жүкті электромагниттік релеге тартылған үстелге орнатамыз, қазір электромагниттік реле арқылы ток бар. Егер сіз электросекундомер батырмасын бассаңыз, онда реледегі ток тоқтайды, үстел құлап, жүктеме бастапқы жылдамдықсыз төмендей бастайды. Бір уақытта электросекундомер қосылады. Электросекундомер шкаласы, үлкен шкала-бұл көрсеткі оны бір секундта өткізетін шкала, ал шкаланың ең кіші бөлінуінің бағасы 0,01 с. сонымен қатар, мұнда шағын шкала бар, кішкентай көрсеткі бұл шкаланы он секундта өтеді, ол үшін үлкен көрсеткі он айналым жасауы керек, ал кіші шкаланың бөліну бағасы 1 с.
Электросекундомер түймесін басыңыз, сол жақ жүктің құлау уақытын қадағалаңыз, содан кейін t1 уақытын анықтай отырып, электросекундомер бойынша санақты алыңыз. Сонымен, мен электр секундомері түймесін Басамын.
Сіз жүктің құлау уақыты 3,13 с болғанын көресіз, бұл уақытты есте сақтаңыз t1 - 3,13 c.
Тәжірибенің екінші бөлігінде біз m шамадан тыс жүктемелерін оң жақтан солға ауыстырамыз. Жүйенің массасы өзгерген жоқ: M02 = M01 = 2M + 3m. бірақ бүкіл жүйеге әсер ететін күш өзгерді: F2 = 3mg, өйткені қазір сол жақта жалпы масса оң жақтағы массадан 3m-ге үлкен. осы күштің әсерінен бүкіл жүйе A2 = F2 / M02 = 3mg / (2M) үдеуімен қозғалады + 3m). Сол жақ жүктің h биіктігінен құлау уақыты v(2h * (2M + 3m) / 3mg) болады. F1 күші mg болатын тәжірибенің бірінші бөлігінде t1 құлау уақыты v(2h * (2M + 3m) / mg) болды. Тәжірибенің бірінші бөлігіндегі құлау уақытының екінші бөлігіндегі құлау уақытына қатынасы v3, яғни шамамен 1,73 болуы керек екенін көреміз.
Эксперимент жасайық. Қазір сол жақ m жүктемесінде үш ақ бар шамадан тыс жүктеме м, ал оң жақта m жүктемесі босатылды шамадан тыс жүктеме. Сол жақ жүкті жоғары көтеріп, оны үстелге орнатыңыз және секундомер түймесін басып, сол жақ жүктің құлау уақытын өлшеңіз.
Сонымен, теория T1 мен t2 арақатынасы үшін 1,73 с береді, ал эксперимент 1,70 с қатынасына әкелді.
Осы тәжірибенің нәтижесінде біз жүйенің қозғалатын үдеуі оған әсер ететін күшке тура пропорционалды екеніне көз жеткіздік.
2.Маятниктіңқозғалысынанықтауүшінқандайкүштердіескередіолкүштердіайтыңыз
.
Жауабы:
Маятник — өзіне түсірілген күштердің әсерінен қозғалмайтын нүктенің немесе осьтің төңірегінде тербелетін қатты дене. Әдетте Маятник деп ауырлық күші әсерінен тербеліс жасайтын денені атайды. Осы кезде Маятниктің осі оның ауырлық центрі арқылы өтпеуі тиіс.
3.Тұрақты электр тогының күрделі тізбегіндегі суретте көрсетілген схеманың қай нүктелерінің арасында (3- сурет) кернеу нөлге тең болады ма. Схеманы тұжырымдаңыз.
Оқытушы: _____________ /БиляловаК.М./
| |
«Ш. Уәлиханов атындағы Көкшетау университеті» КЕАҚ
Математика, физика және информатика кафедрасы
6В05301 Физика мамандығы
Физикадан вертуалды тәжірибелік практикум пәнінен қорытынды бақылау үшін
№ 14 емтихан билеті
1.Екі диэлектрлік орталарда сәуленің түсу және шағылу бұрыштарының арасында қандай қатынас бар екенін айтыңыз.
Жауабы:
=
2.Математикалық маятник дегенімізді қалай тұжырымдауға болады.
Жауабы:
Математикалық маятник деп созылмайтын салмақсыз жіңішке ұзын жіпке ілінген кішкентай ауыр шарды айтады.
Егер маятниктің ұзындығын өзгертпей, оған массалары әр түрлі жүктер ілсек, онда маятниктің тербеліс периодының өзгермейтіндігі байқалды.
Математикалық маятниктің периоды жүктің массасына тәуелді болмайды.
2. Егер маятникті қозғалысқа келтіргенде оны әр түрлі бұрьшқа (бірақ өте үлкен емес) ауытқытатын болсақ, онда ол амплитудасы түрліше болғанымен, бірдей периодпен тербелді.
Математикалық маятниктің периоды тербеліс амплитудасына тәуелді болмайды.
Маятник неғұрлым ұзын болса, тербеліс периоды соғұрлым көп болды. Ал, керісінше, маятник неғұрлым қысқа болса, тербеліс периоды соғұрлым аз болды.
Тербеліс периоды маятник ұзындығына тәуелді болады.
Маятниктің тербеліс периодының еркін түсу үдеуіне тәуелді болатын-дығы тәжірибеде жер бетінің әр түрлі нүктелеріндегі еркін түсу үдеуін дәл өлшеу үшін пайдаланылады. Мұндай құралдардың негізгі тетігі маят-ник болғандықтан, оларды маятникті құралдар деп атайды. Жер бетінің қажет аймағындағы еркін түсу үдеуін өлшеу үшін сол жерге маятникті құралдарды орнатады да, маятниктің Т тербеліс периодын өлшейді. Периодтың алынған мәні мен маятниктің белгілі ұзындығы бойынша сол жердегі еркін түсу үдеуі есептеледі. Еркін түсу үдеуін есептеу нәтижелері бойынша пайдалы қазба байлықтар қоры жатқан аймақты анықтауға болады.
Ж
іпке немесе серіппеге ілінген жүктің тер-беліс периодының тербеліс амплитудасына тәуелді болмайтындығын 1583 ж. итальяндық ұлы физик әрі астроном Галилео Галилей ашқан болатын. Бұл жаңалық де-нелердің механикалық тербелістерінің алғашқы негізгі заңдарының бірі болып табы-лады. Аңыз бойынша Галилей бұл жаңалықты шіркеудегі шырақтың шайқалуын бақылай отырып ашқан екен. Галилей ма-ятниктің тербеліс периодының оның амплитудасына тәуелді болмайтынын тәжірибе жүзінде дәлелдей отырып, маятниктерді уақыт өлшеуіші ретінде сағат- тарда пайдалануды ұсынды. Алайда тек 70 жылдан астам уақыт өткенде, 1656 ж. X. Гюйгенс осы идеяны жүзеге асырып, алғаш рет маятникті сағат құрастырып шығарды.Математикалық маятник тербеліс периодының формуласын қорытып шығарайық .
М
аятник тербеліп тұрғанда жүк АВ доғасының бойымен Ғқ кері қайтарушы, яғни қорытқы күштің әрекетінен үдеумен қозғалады. Бұл күштің шамасы қозғалыс кезінде өзгеріп отырады. Дененің тұрақсыз күштің әрекетінен қозғалысын есептеу өте күрделі.
Сондықтан есепті жеңілдету үшін маятникті бір жазықтықта тербелтпей, жүк шеңбер бойымен қозғалатындай етіп, оны конус сызуға мәжбүр етеміз.
Маятниктің айналу периоды оның тербеліс периодына тең болады. Тайн.=Ттер=Т.
Конустық маятниктің айналу периоды жүк сызатын шеңбердің ұзындығын сызықтық жылдамдыққа бөлгенге тең:
Ал маятник вертикаль күйінен шамалы ғана ауытқитын болса, амплитуда аз болғанда, қорытқы күш шеңбердің ВС радиусы бойымен бағытталады деп есептеуге болады. Бұл жағдайда қорытқы күш центрге тартқыш күшке тең:
ОВС және ВDE үшбұрыштарының ұқсастығынан:
ВЕ:ВD = СВ:ОС немесе Ғ:mg = R:l, бұдан
Ғ күшінің осы екі өрнегін теңестіре отырып алатынымыз:
немесе 
Осыны Т периодтың өрнегіне қойып, мынаны аламыз:
болғандықтан, математикалық маятниктің жиілігін мына өрнек арқылы шығара аламыз:
Математикалық маятниктің жібінің ұзындығы мына өрнек арқылы есептеледі:
3.Көлбеу жазықтықтың үстінде тұрған денеге қандай сыртқы денелер әсер ететінін анықтаңыз.
