Загальні основи фізики - Учебное пособие

Мета роботи - вивчити основний закон динаміки обертового руху; встановити залежність моменту інерції системи від розподілу її маси відносно осі обертання. Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: обертовий рух абсолютно твердого тіла; кутова швидкість та кутове прискорення, їх звязок з лінійною швидкістю та лінійним прискоренням; момент сили; момент інерції тіла відносно нерухомої осі; закон динаміки обертового руху абсолютно твердого тіла відносно нерухомої осі [1, §§ 4, 16, 18; 2, §§ 28, 31, 32]. В даній лабораторній роботі застосовують непрямий метод визначення моменту інерції системи, що ґрунтується на законі динаміки обертового руху: , (1.1.1) де J - момент інерції; - момент сили; - кутове прискорення системи. Момент інерції є величина адитивна, тому момент інерції твердого тіла дорівнює сумі моментів інерції всіх елементарних частинок цього тіла: . Момент інерції системи J складається з моменту інерції блока з хрестовиною J0 i моменту інерції J/ тягарців m1, закріплених на хрестовині.Мета роботи - ознайомитись із суттю явища внутрішнього тертя в газах та рідинах; експериментально визначити коефіцієнт динамічної вязкості певної рідини. Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: явища переносу; внутрішнє тертя; рух тіл у рідинах та газах [1, §§ 31-33, 48; 2, §§ 42, 43, 79, 80]. Вязкість (внутрішнє тертя) - це властивість реальних рідин та газів чинити опір переміщенню однієї частини рідини (газу) відносно іншої. Сила внутрішнього тертя між двома шарами рідини відповідно до закону Ньютона має вигляд: , де F - сила внутрішнього тертя; - градієнт швидкості, який показує як змінюється швидкість при переході від шару до шару у напрямку осі oy, перпендикулярному до напрямку руху шарів рідини (газу) (рис.2.2.1); S - площа поверхні шарів; h - коефіцієнт пропорційності, який має назву динамічної вязкості рідини (газу). Сила Стокса виникає тому, що під час руху кульки в рідині має місце тертя між окремими шарами рідини.Мета роботи - вивчити властивості поверхневого шару рідин та визначити коефіцієнт поверхневого натягу рідини. Коефіцієнт поверхневого натягу рідини a визначається через приріст поверхневої енергії рідини при збільшенні площі поверхні на : , а також через силу поверхневого натягу FH, яка діє на контур L, що обмежує поверхню рідини: . У звязку з тим, що концентрація молекул рідини в газі (над поверхнею рідини) значно менша, ніж в самій рідині, то сила міжмолекулярної взаємодії напрямлена всередину рідини, що й викликає появу сил поверхневого натягу. Сила поверхневого натягу FH напрямлена перпендикулярно до контуру, який обмежує поверхню рідини (або яку-небудь ділянку поверхні), вздовж дотичної до поверхні, в сторону скорочення її поверхні. В даній роботі для визначення коефіцієнта поверхневого натягу a використовують метод відриву кільця від поверхні рідини.Щоб експериментально визначити коефіцієнт теплопровідності l можна використати процес передачі теплоти в твердому тілі, оскільки закономірності такого процесу завжди повязані з коефіцієнтом теплопровідності. Коефіцієнт теплопровідності можна знайти з основного рівняння, яке описує процес теплопровідності - рівняння Фурє: , де - кількість тепла, що передається вздовж осі x крізь елемент площі за час при градієнті температури . Нехай нагріте до деякої температури T тіло розміщене в середовищі, яке добре проводить тепло (наприклад вода).Температура цього середовища підтримується сталою і рівною T0. З часом настає так званий регулярний режим нагрівання (чи охолодження), при якому різниця температур між будь-якою точкою зразка та навколишнім середовищем залежить від часу за законом: . За середовище, в якому нагрівається зразок, доцільно взяти воду, яка кипить, оскільки, по-перше, в цьому разі забезпечується достатній теплообмін поверхні зразка з водою за рахунок перемішування, по-друге, температура води, що кипить, відома та не змінюється, коли зразок нагрівається.Мета роботи - вивчити закони постійного струму, навчитися складати кола, градуювати прилади для вимірювання струму і напруги та визначати ціну поділки шкали градуйованого гальванометра. У колах постійного та змінного струмів для вимірювання сили струму використовують амперметри, а для вимірювання напруги - вольтметри. Для того, щоб виміряти величину струму, необхідно через прилад пропустити увесь цей струм або наперед відому його частину, тому амперметр потрібно вмикати послідовно у розрив тієї ділянки мережі, де необхідно виміряти струм. , (3.1.1) де ІГ - значення сили струму, на яку розрахований гальванометр (амперметр), I - значення сили струму, яку потрібно виміряти цим гальванометром (амперметром), RГ - опір гальванометра (амперметра). Іноді, особливо для приладів, розрахованих для вимірювання малих значень струмів та напруги, зручно розглядати не ціну поділки шкали, а чутливість приладу S, яка визначається лінійним або кутовим переміщенням покажчика (стрілки), що відповідає одиниці вимірюваної величини.Мета роботи - вивчити закони постій

Зміст

Розділ 1. Механіка

1.1 Визначення залежності моменту інерції системи від розподілу її маси відносно осі обертання

1.2 Визначення динамічної вязкості рідини методом стокса

Розділ 2. Молекулярна фізика

2.1 Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відриву кільця

2.2 Визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл методом регулярного режиму

Розділ 3. Електрика та магнетизм

3.1 Градуювання гальванометра

3.2 Визначення опору провідника за допомогою амперметра та вольтметра

3.3 Градуювання термопари

3.4 Визначення горизонтальної складової індукції та напруженості магнітного поля землі

3.5 Вивчення магнітного поля короткого соленоїда

3.6 Визначення питомого заряду електрона методом схрещених полів

3.7 Визначення ккд трансформатора

3.8 Визначення індуктивності котушки та дроселя

Розділ 4. Коливання та хвилі

4.1 Визначення параметрів згасання коливань фізичного маятника

4.2 Дослідження резонансних характеристик коливального контура

4.3 Визначення швидкості звуку в повітрі методом стоячих хвиль

Розділ 5. Оптика

5.1 Визначення довжини світлової хвилі за допомогою біпризми френеля

5.2 Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки

5.3 Дослідження поляризованого світла

5.4 Вивчення зорової труби

5.5 Вивчення мікроскопа

5.6 Визначення роботи виходу електрона з металів методом гальмування фотоелектронів в електричному полі

Розділ 6. Фізика атомів, молекул та твердого тіла

6.1 Визначення енергетичної ширини забороненої зони напівпровідника

6.2 Вимірювання вольтамперної характеристики напівпровідникового випрямляча

6.3 Вимірювання світлової характеристики вентильного фотоелемента

Розділ 7. Атомна та ядерна фізика

7.1 Визначення активності радіоактивного препарату

7.2 Визначення коефіцієнта поглинання радіоактивного випромінювання різними матеріалами

Розділ 1. Механіка

1.1 Визначення залежності моменту інерції системи від розподілу її маси відносно осі обертання