Файл: Исследование движения тела под действием постоянной силы. Выбор физической и компьютерной моделей для анализа движения тела.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.04.2024

Просмотров: 14

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Бланк выполнения лабораторной работы № 1
«Движение под действием постоянной силы»

Цель работы:

  1. Исследование движения тела под действием постоянной силы.

  2. Выбор физической и компьютерной моделей для анализа движения тела.

  3. Экспериментальное определение свойств сил трения покоя и движения.

  4. Определение массы тела.

Таблица 2

  1. Результаты измерений для = 2 кг

Номер измерения
= 0,1
= 0,2
= 0,3

, Н
, Н
, м/с2
Fвн, Н
, Н
, м/с2
, Н
, Н
, м/с2

1
1
-1
0
1
-1
0
1
-1
0

2
2
-2
0
2
-2
0
2
-2
0

3
3
-2
0
3
-3
0
3
-3
0

4
4
-2
0,5
4
-3,9
0
4
-4
0

5
5
-2
1
5
-3,9
0
5
-5
0

6
6
-2
1,5
6
-3,9
0,5
6
-5,9
0

7
7
-2
2
7
-3,9
1
7
-5,9
0,1

8
8
-2
2,5
8
-3,9
1,5
8
-5,9
0,6

9
9
-2
3
9
-3,9
2
9
-5,9
1,1

10
10
-2
3,5
10
-3,9
2,5
10
-5,9
1,6

11
11
-2
4
11
-3,9
3
11
-5,9
2,1

12
12
-2
4,5
12
-3,9
3,5
12
-5,9
2,6

13
13
-2
5
13
-3,9
4
13
-5,9
3,1

14
14
-2
5,5
14
-3,9
4,5
14
-5,9
3,6

15
15
-2
6
15
-3,9
5
15
-5,9
4,1



  1. График зависимости силы трения от внешней силы для коэффициента трения



Вывод: В ходе выполнения данной работы было выявлено, что при значении коэффициента тело находилось в состоянии покоя при значения Fвн от 1 Н до 2 Н и в состоянии скольжения при Fвн от 3 Н до 15 Н.

В выводе указать значения (диапазон значений) силы трения покоя и силы трения скольжения для данного значения коэффициента трения.

  1. График зависимости силы трения от внешней силы для коэффициента трения



Вывод: В ходе выполнения данной работы было выявлено, что при значении коэффициента тело находилось в состоянии покоя при значения Fвн от 1 Н до 4 Н и в состоянии скольжения при Fвн от 5 Н до 15 Н.

  1. График зависимости силы трения от внешней силы для коэффициента трения



Вывод: В ходе выполнения данной работы было выявлено, что при значении коэффициента тело находилось в состоянии покоя при значения Fвн от 1 Н до 6 Н и в состоянии скольжения при Fвн от 7 Н до 15 Н.

  1. График зависимости ускорения тела от внешней силы для коэффициента трения :



По графику определим значение массы m1 по формуле

m1=2,(3) кг

График зависимости ускорения тела от внешней силы для коэффициента трения :



По графику определим значение массы m2 по формуле

m2=2,8 кг

  1. График зависимости ускорения тела от внешней силы для коэффициента трения :



По графику определим значение массы m3 по формуле

m3=3,4 кг

  1. Среднее значение массы

  2. Ошибка среднего значения m:

Вывод: Согласно проведенного исследования доверительный интервал массы находится в диапазоне m=2,83±1,1 кг, значения, которые выходят за пределы данного диапазона принято считать ошибкой. Учитывая, что изначальный параметр массы m=2 кг не входит в указанный диапазон следует вывод, что данный метод не подходит для вычисления массы, либо требует корректировки (например изменение шага силы внешнего воздействия).

Задание:

Формулы для нормированного ускорения кубика (a/g) можно получить разделив компоненты ускорения на ускорение свободного падения (g)

ax = Fx / (m * g)

ay = Fy / (m * g)

где:

Fx = Fтр * cos(α)

Fy = mg - Fсопр - Fтр * sin(α)

α - угол между силой трения и нормальной силой давления

m - масса кубика

g - ускорение свободного падения

Fтр - сила трения, (Fтр = μ * N, N = mg)

Fсопр - сопротивление воздуха(Fсопр = 1/2 * p * v^2 * Cсопр * A , где:

p - плотность воздуха

v - скорость движения объекта

Cсопр - коэффициент лобового сопротивления

A - площадь поперечного сечения объекта).

ax/g = (Fтр * cos(α) - Fсопр) / m

ay/g = (mg - Fсопр - Fтр * sin(α)) / m

Таким образом, нормированное ускорение кубика представляет собой отношение компонент ускорения к ускорению свободного падения, которое позволяет сравнивать ускорения различных объектов и оценивать их движение в одной системе единиц.

Вопросы и задания

1 Динамика - это часть механики, изучающая связь изменения движения тела с причинами, которые его вызвали.

2 Динамические характеристики - это такие характеристики движения, у которых быстрота изменения (производная по времени) пропорциональна соответствующей характеристике внешнего воздействия.


3 Динамическим уравнением называется уравнение, связывающее динамическую характеристику движения с соответствующей характеристикой внешнего воздействия.

4 Масса m есть количественная характеристика инертных свойств тела.

5 Инертность есть свойство тела сопротивляться попыткам изменить его состояние движения.

6 Импульсом называется динамическая характеристика движения, пропорциональная скорости.

7 Импульс системы, состоящей из нескольких МТ, равен сумме импульсов каждой МТ.

8 Динамическое уравнение для импульса:



9 Сила есть векторная характеристика внешнего воздействия на МТ, определяющая быстроту изменения импульса МТ.

10 Если на тело действует несколько сил, то результирующее воздействие определяется силой, которая равна сумме всех действующих сил.

11 Взаимодействие - это одновременное действие двух тел друг на друга.

12 Сила, с которой первое тело действует на второе ( F1→ 2), равна по величине и направлена противоположно силе, с которой второе тело действует на первое (F2→1).

13 Ускорение прямо пропорционально силе, если масса тела постоянна.

14 Формула второго закона Ньютона при условии m = const:



15 Формула для вычисления скорости (при условии m = const):



16 Закон движения (при условии m = const) находится по следующей формуле:



17 Сила трения скольжения возникает при соприкосновении двух поверхностей тел и наличии движения одной поверхности относительно другой.

18 Cила трения скольжения направлена против скорости.

19 Сила трения скольжения пропорциональна величине силы N, прижимающей по нормали одно тело к поверхности другого:



20 Сила трения покоя возникает при соприкосновении поверхностей двух тел и наличии составляющей силы, приложенной к одному из тел, направленной вдоль поверхностей и стремящейся вызвать движения (СВД) данного тела вдоль поверхности другого.


21 Сила трения покоя направлена против составляющей силы, стремящейся вызвать движение.

22 Сила трения покоя равна по величине (до определенного порога) составляющей силы, стремящейся вызвать движение.

23 Максимальное значение силы трения покоя пропорционально величине силы

N, сжимающей поверхности по нормали:



24 Формула силы гравитационного взаимодействия тел массы M и m, соединенных радиус-вектором r



25 Формула силы тяжести для тела массы m, находящегося на расстоянии r от центра Земли:



26 Вывод формулы для ускорения свободного падения на поверхности земли g

Смотрите также файлы