Задания к упражнению 1.

(результаты вычислений внести в таблицы 2.2.1, 2.2.2, 2.2.3)

1) Вычислить массы грузов 8.

2) Вычислить среднее значение времени падения груза при всех массах груза и диаметрах шкивов :

3) Учитывая, что падение груза и вращение маятника равноускоренное, выразить через высоту падения и время падения груза и вычислить при одном из значений величин , , , :

а) ускорение падения груза , используя формулу пути при равноускоренном прямолинейном движении;

б) скорость груза в конце падения , используя формулу скорости при равноускоренном прямолинейном движении;

в) угловую скорость вращения маятника , используя связь с и принимая, что нить намотана на шкив плотно и проскальзывания нити по шкиву нет и линейная скорость точек цилиндрической поверхности обода шкива равна скорости движения груза ;

г) угловое ускорение маятника при падении груза, используя связь с тангенциальным ускорением и предполагая, что проскальзывание нити по шкиву и

растяжение нити отсутствуют и тангенциальное ускорение точек обода шкива равно ускорению падения груза ;

д) угол поворота маятника за время падения груза;

е) число оборотов маятника за время падения груза.

4) Используя формулу второго закона Ньютона, пренебрегая массой нити и действующими на груз силой сопротивления воздуха и силой Архимеда, получить выражение силы натяжения нити через измеренные величины и и заданную массу груза :

5) Вычислить силу натяжения для выбранных в задании 3 значений , , .

6) Пренебрегая массой нити и массой блока 7 и силой сопротивления, действующей на блок, принимая, что нить действует на шкив с силой, по величине равной , и, используя выражение момента силы через плечо силы, получить выражение момента силы натяжения через , , , :

7) Вычислить момент силы натяжения и угловое ускорение (см. задание 3,г) при всех , , .

8) Построить график зависимости углового ускорения от момента силы натяжения и убедиться в линейной зависимости от и прямо-пропорциональной зависимости от алгебраической суммы момента силы и момента силы сопротивления: = - :

9) Выбрав интервал значений момента сил натяжения , по графику найти соответствующий интервал значений углового ускорения .

10) Учитывая, что тангенс угла наклона графика зависимости от

равен и вычислить момент инерции маятника при

выбранном расположении грузов 5 на стержнях.

11) Обозначив момент силы при = 0 через и определив по графику, найти значение момента силы сопротивления

= .

12) Принимая за нулевой уровень потенциальной энергии груза поверхность столика установки, выразить через массу m груза 8, высоту и время падения груза, диаметр шкива D и вычислить для выбранных значений , , , :

а) механическую энергию груза 8 в начале падения ;

б) механическую энергию маятника в начале падения груза , принимая за нулевой уровень потенциальной энергии маятника горизонтальную плоскость крестовины;

в) механическую энергию системы, состоящей из груза и маятника, в начале падения груза .

г) кинетическую энергию поступательного движения груза в конце падения;

д) кинетическую энергию вращательного движения маятника в конце падения груза;

е) механическую энергию системы , состоящей из груза и маятника в конце падения груза;

ж) изменение механической энергии системы при падении груза;

з) работу неконсервативных сил сопротивления при падении груза ;

и) работу момента сил сопротивления, действующих на маятник, при падении груза

к) работу сил сопротивления, действующих на груз при его падении: = – .

13) Используя формулу, выражающую определение работы силы, найти силу сопротивления, действующую на груз при его падении.

Таблица 2.2.1

	, м	, кг	, кг	, с	, с	, с-2	, Н м

Таблица 2.2.2

Номер задания

3,а

3,б

3,в

3,г

3,д

3,е

Величина

Наименование единицы измерения

Численное значение

Таблица 2.2.3

Номер задания

12,а

12,б

12,в

12,г

12,д

12,е

12,ж

12,з

12,и

12,к

Величина

Наимено-вание единицы измерения

Численное значение

2.3. Упражнение 2. Проверка зависимости углового ускорения