Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 459.21 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ  Кафедра физики С.М.Новиков, Е.С.Новикова ФИЗИКАПОСОБИЕк выполнению лабораторных работ М-3, М-4, М-10 Часть ⅩⅢдля студентов I курса всех специальностей дневного обучения Москва 2005 ББК 53 Н 73 Рецензенты: к.ф.-м.н., доц. В.А.Курочкин, к.т.н., с.н.с. В.А. Петросов Новиков С.М., Новикова Е.С. Н 73 Физика. Пособие к выполнению лабораторных работ М-3, М-4, М-10. Часть 13. - М.: МГТУ ГА, 2005.- 28 с. Данное пособие издается в соответствии с учебным планом для студентов 1 курса всех специальностей дневного обучения. Рассмотрено и одобрено на заседаниях кафедры 10.04.05 г. и методического совета 29.03.05 г. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА М-3ИЗУЧЕНИЕКИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИЖЕНИЯАБСОЛЮТНО ТВЕРДОГО ТЕЛАНА УСТАНОВКЕ « МАЯТНИК МАКСВЕЛЛА»1. Цель работыЦелью работы является изучение основных кинематических характеристик, описывающих движение абсолютно твёрдого тела, и измерение этих характеристик для тела, совершающего сложное движение. 2. Подготовка к работеИзучите теоретический материал по лекциям или учебнику [1-3]: модели материальной точки и абсолютно твердого тела, кинематические характеристики движения материальной точки (радиус-вектор, скорость, ускорение, тангенциальное и нормальное ускорения, угловые скорость и ускорение); кинематические характеристики движения абсолютно твёрдого тела. Ознакомьтесь с конструкцией лабораторного стенда и принципом измерений по методическому описанию. Ответьте на вопросы из раздела 4 данного описания. Подготовьте конспект для допуска к лабораторной работе и потренируйтесь отвечать на вопросы обучающего и контрольного тестов на CD. 3. Краткая теорияИз определения механического движения как изменения взаимного расположения тел в пространстве следует, что для его описания на математическом языке необходимо задать систему отсчета - совокупность системы координат и часов, связанных с некоторым телом отсчета. При этом абсолютно точного описания любого движения достичь невозможно. Поэтому при решении любой физической задачи необходимо использовать соответствующие модели. Простейшей является модель материальной точки (МТ) – такого объекта, который можно рассматривать как точку, имеющую массу (т.е. объекта, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь). Положение МТ в пространственной системе отсчета задается радиус-вектором  = {xА,yА,zА} - вектором, проведенным из начала координат в данную точку А. При движении МТ ее радиус-вектор меняется. Линия в пространстве, по которой перемещается конец радиуса вектора МТ, называется ее траекторией. Функция  , выражающая изменение радиус-вектора во времени, называется законом или уравнением движения. Закон движения можно записать как в векторной, так и в координатной форме или  (1)Знание закона движения МТ позволяет получить дополнительную информацию. В частности, скорость  и ускорение  определяются формулами и  (2)Например, закон прямолинейного равноускоренного движения без начальной скорости вдоль оси 0y из точки y = 0 имеет вид  . (3)После дифференцирования этой формулы по времени получается формула для расчета проекции скорости  . (4)Зная закон движения, можно определить вектор перемещения  , пройденный путь, радиус кривизны траектории и другие дополнительные характеристики движения.При движении МТ по окружности с центром в начале координат ее радиус-вектор меняется только по направлению, а скорость может меняться и по величине и по направлению. О  бычно движение МТ по окружности удобнее задавать в полярных координатах (рис. 1). В этом случае положение точки А определяется ее полярным радиусом r (модулем радиус-вектора) и величиной полярного угла . Величины (угловая скорость) и (5) (угловое ускорение) (6)имеют смысл, аналогичный смыслу соответствующих характеристик поступательного движения  и  .При движении МТ по окружности радиусом r между скоростью и угловой скоростью имеется взаимосвязь  . (7)Вектор ускорения МТ можно представить как сумму двух составляющих  , где (8)-тангенциальное ускорение, направленное по касательной к траектории и характеризующее изменение скорости по абсолютной величине,  (9)-  нормальное ускорение, направленное к оси вращения и характеризующее изменение скорости по направлению.Другой моделью, с которой приходится иметь дело в механике, является модель абсолютно твердого тела (АТТ) – тела, деформациями которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Всякое движение АТТ можно разложить на два основных вида движения – поступательное и вращательное. Поступательным движением называется такое движение, при котором прямая, проведенная через любые две точки АТТ, остается параллельной самой себе (рис. 2). Для описания поступательного движения АТТ достаточно определить движение одной из точек тела. Например, такой точкой может являться центр масс (центр инерции) тела. Если АТТ можно представить как систему материальных точек с массами mi, то положение радиус-вектора центра масс находят по формуле  , (10)где  - радиус-векторы соответствующих МТ. Система отсчета, в которой центр масс покоится, называется системой центра масс. Сам центр масс АТТ движется так, как двигалась бы материальная точка с массой, равной массе тела, под действием суммы всех приложенных к телу сил.П  ри вращательном движении все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой, называемой осью вращения (рис. 3). Для описания вращательного движения нужно задать положение в пространстве оси вращения и угловую скорость тела в каждый момент времени.Сложное движение АТТ можно представить как вращение с угловой скоростью  в системе отсчета, которая движется поступательно со скоростью  . Тогда линейная скорость некоторой точки, радиус-вектор которой в движущейся системе отсчета равен  , может быть представлена в виде . (11) |
Добавить документ в свой блог или на сайт
