ЛР 104 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ДИНАМИКИ И КИНЕМАТИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАШИНЕ АТВУДА

• Асия Юсуфовна Садыкова, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики.  

• Лабораторные работы формируют практические навыки и понимание теоретических вопросов.  

• Лабораторная работа №104 посвящена изучению законов динамики и кинематики поступательного движения на машине Атвуда.  

• Презентация содержит цели и порядок выполнения работы, а также теоретические выкладки.  

• Лекции по кинематике и динамике поступательного и вращательного движения.  

• Лабораторная работа важна для изучения законов поступательного и вращательного движения и проверки второго закона Ньютона.  

• Машина Атвуда используется для изучения законов кинематики и динамики.  

• Описание конструкции: кронштейны, блок, нить с грузами, электромагнит, фотодатчик, миллиметровая линейка и электронный секундомер.  

• Механика изучает движение тел и силы, вызывающие это движение.  

• Кинематика изучает движение тел вне зависимости от причин, вызывающих это движение.  

• Динамика изучает законы движения тел и причины, вызывающие это движение.  

• Материальная точка и абсолютно твердое тело как модели в механике.  

• Поступательное и вращательное движение, их характеристики и примеры.  

• Перемещение, путь, скорость и ускорение как векторные величины.  

• Средняя и мгновенная скорость, среднее и мгновенное ускорение.  

• Угол поворота и угловое перемещение как меры вращения.  

• Средняя и мгновенная угловая скорость, ускорение.  

• Вектор среднего углового ускорения равен отношению изменения угловой скорости к интервалу времени.  

• Вектор мгновенного углового ускорения равен второй производной угла поворота по времени.  

• Направление угла поворота определяется осью вращения.  

• Быстрота вращения зависит от скорости вращения оси.  

• Вектор мгновенной угловой скорости направлен по оси вращения и против часовой стрелки.  

• Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к окружности.  

• Математическое соотношение с вектором мгновенной скорости через векторное произведение угловой скорости и радиуса-вектора.  

• Угловое ускорение параллельно угловой скорости.  

• При увеличении скорости вращения вектор углового ускорения направлен в ту же сторону.  

• При замедлении вращения вектор углового ускорения направлен противоположно.  

• Период вращения — время, за которое точка совершает один полный оборот.  

• Частота вращения измеряется в герцах.  

• Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности.  

• Единицы измерения: метры для пути, длины вектора перемещения и радиуса-вектора.  

• Кинематические характеристики вращательного движения: радианы и градусы.  

• Законы Ньютона: первый закон — покой или равномерное движение, второй закон — ускорение пропорционально силе, третий закон — действие равно противодействию.  

• Основной закон динамики — второй закон Ньютона.  

• Момент силы — произведение модуля силы на плечо.  

• Момент импульса — произведение момента силы на время.  

• Закон сохранения момента импульса: момент силы равен нулю, если нет внешних сил.  

• Момент инерции — мера инертности вращения.  

• Блок — колесо с желобом, вращающееся вокруг своей оси.  

• Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, но меняет направление силы.  

• Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза.  

• Использование комбинации блоков позволяет получить почти четырехкратный выигрыш в подъемной силе.  

• Блок эквивалентен равноплечному рычагу с неподвижным блоком.  

• Один подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза.  

• Полиспаст состоит из нескольких подвижных и неподвижных блоков.  

• Полиспаст позволяет поднимать грузы с меньшим усилием.  

• Применяется в альпинизме, подъеме шлюпок, подъемных кранах.  

• Уравнения движения для грузов и вращающегося диска.  

• Ускорение определяется из решения уравнений движения.  

• Ускорение зависит от массы грузов, момента инерции блока и силы трения.  

• Ускоряющая сила определяется как разность веса и силы трения.  

• Проверка формулы через зависимость ускорения от веса дополнительного груза.  

• График зависимости ускорения от веса дополнительного груза должен быть линейным.  

• Подготовка таблицы для результатов экспериментов.  

• Описание приборов и принадлежностей.  

• Проверка положения прибора и подключение к сети.  

• Освобождение блока и установка грузов.  

• Установка дополнительного груза на левый груз.  

• Запуск системы и измерение времени движения.  

• Проведение экспериментов с различными перегрузками.  

• Вычисление ускорения и построение графика зависимости ускорения от массы.  

• Проверка корректности обработки данных.  

• Построение графика и определение силы трения.  

• Подтверждение выполнения второго закона Ньютона.  

• Определение силы трения и запись результатов в таблицу.  

• В описании к лабораторной работе есть теоретическая часть и контрольные вопросы.  

• Вопросы включают основные понятия кинематики и динамики поступательного и вращательного движения.  

• Важно иметь отдельную тетрадь для лабораторного практикума и правильно оформлять отчет.  

• Онлайн-курс по физике, часть первая: механика, состоял из 18 лекций, 8 практических занятий и 5 лабораторных работ.  

• Благодарность ассистенту кафедры физики Равилю Мансурову за помощь в создании материалов и обсуждении результатов.  

• Благодарность доцентам кафедры физики Наталье Кузиной и Эльвире Галеевой за предоставленные сведения и полезные дискуссии.  

• Благодарность ведущему инженеру Татьяне Шаховой за помощь в подготовке установок лабораторного практикума к съемкам.