Сборник лабораторных работ по механике

Задание 3. Наблюдение связанных колебаний

Упражнение 1.  Маятники имеют одинаковые длины, сила связи задается одним грузом.

Упражнение 2.  Маятники имеют одинаковые длины, сила связи задается тремя грузами.

Упражнение 3.  Маятники имеют разные длины,  сила связи задается одним грузом, начинает колебания длинный маятник.

Упражнение 4.  Маятники имеют разные длины,  сила связи задается одним грузом, начинает колебания короткий  маятник.

ОТЧЕТ

----------------------------------------------------------------------------------------------

о выполнении лабораторной работы №1

«Погрешности измерений. Математическая

обработка экспериментальных результатов»

-----------  октября  2005 года.    СТИС, кафедра ЕНД

Задание 1. Измеряя время падения двух металлических тел разной массы с одной и той же высоты,  экспериментатор получил следующие результаты:

А. масса 100 г.   Время: 2.01; 2.03; 1.99; 2.00; 1.98; 2.02; 2.01; 2.03  и 1.98

Б.  масса 500 г.   Время: 2.00; 1.99; 2.00; 1.98; 2.04; 2.02; 2.03; 2.04  и 2.03

Какие выводы можно сделать из этих экспериментов?

Для ответа на этот вопрос обработайте полученные результаты:

1.1. Найдите наилучшие значения времени падения в каждом случае  (средние арифметические значения)

1.2. Вычислите абсолютные погрешности каждого измерения в каждой серии

1.3. Вычислите средние значения погрешности измерений в каждой серии

1.4. Запишите величину доверительного интервала  для каждой серии измерений

1.5. Рассчитайте  «качество»  (относительную погрешность) каждой серии измерений

1.6. Запишите текстом результаты измерений, полученные для каждой серии

1.7. Ответьте на вопрос, поставленный в этом задании.

ОТЧЕТ

------------------------------------

о выполнении лабораторной работы №1

«Погрешности измерений. Математическая

обработка экспериментальных результатов»

-----------  октября  2005 года.    СТИС, кафедра ЕНД

Задание 1. Измеряя время падения двух металлических тел разной массы с одной и той же высоты,  экспериментаторы получили следующие результаты:

А. масса 100 г.   Время: 2.10; 2.30; 1.90; 2.00; 1.80; 2.00; 2.10; 2.20  и 1.90

Б.  масса 500 г.   Время: 2.00; 1.90; 2.00; 1.80; 2.20; 2.10; 2.30; 2.10  и 2.00

Какие выводы можно сделать из этих экспериментов?

Для ответа на этот вопрос обработайте полученные результаты:

1.1.Найдите наилучшие значения времени падения в каждом случае  (средние арифметические значения)

1.2.          Вычислите абсолютные погрешности каждого измерения в каждой серии

1.3.          Вычислите средние значения погрешности измерений в каждой серии

1.4.          Запишите величину доверительного интервала  для каждой серии измерений

1.5.          Рассчитайте  «качество»  (относительную погрешность) каждой серии измерений

1.6.          Запишите текстом результаты измерений, полученные для каждой серии

1.7.          Ответьте на вопрос, поставленный в задании.

ОТЧЕТ

------------------------------------

о выполнении лабораторной работы №1

«Погрешности измерений. Математическая

обработка экспериментальных результатов»

-----------  октября  2005 года.    СТИС, кафедра ЕНД

Задание 1. Измеряя время падения двух металлических тел разной массы с одной и той же высоты,  экспериментаторы получили следующие результаты:

А. масса 100 г.   Время: 21; 23; 19; 20; 18; 22; 21; 23  и 18

Б.  масса 500 г.   Время: 20; 19; 20; 18; 24; 22; 23; 24  и 23

Какие выводы можно сделать из этих экспериментов?

Для ответа на этот вопрос обработайте полученные результаты:

1.1.          Найдите наилучшие значения времени падения в каждом случае  (средние арифметические значения)

1.2.          Вычислите абсолютные погрешности каждого измерения в каждой серии

1.3.          Вычислите средние значения погрешности измерений в каждой серии

1.4.          Запишите величину доверительного интервала  для каждой серии измерений

1.5.          Рассчитайте  «качество»  (относительную погрешность) каждой серии измерений

1.6.          Запишите текстом результаты измерений, полученные для каждой серии

1.7.          Ответьте на вопрос, поставленный в задании.

ОТЧЕТ

------------------------------------

о выполнении лабораторной работы №1

«Погрешности измерений. Математическая

обработка экспериментальных результатов»

-----------  октября  2005 года.    СТИС, кафедра ЕНД

Задание 1. Измеряя время падения двух металлических тел разной массы с одной и той же высоты,  экспериментаторы получили следующие результаты:

А. масса 100 г.   Время: 121; 123; 119; 120; 118; 122; 121; 123  и 118

Б.  масса 500 г.   Время: 120; 119; 120; 118; 124; 122; 123; 124  и 123

Какие выводы можно сделать из этих экспериментов?

Для ответа на этот вопрос обработайте полученные результаты:

1.1.          Найдите наилучшие значения времени падения в каждом случае  (средние арифметические значения)

1.2.          Вычислите абсолютные погрешности каждого измерения в каждой серии

1.3.          Вычислите средние значения погрешности измерений в каждой серии

1.4.          Запишите величину доверительного интервала  для каждой серии измерений

1.5.          Рассчитайте  «качество»  (относительную погрешность) каждой серии измерений

1.6.          Запишите текстом результаты измерений, полученные для каждой серии

1.7.          Ответьте на вопрос, поставленный в задании.

ОТЧЕТ

------------------------------------

о выполнении лабораторной работы №1

«Погрешности измерений. Математическая

обработка экспериментальных результатов»

-----------  октября  2005 года.    СТИС, кафедра ЕНД

Задание 1. Измеряя время падения двух металлических тел разной массы с одной и той же высоты,  экспериментаторы получили следующие результаты:

А. масса 100 г.   Время: 19.8; 20.2; 20.1; 20.3; 19.8; 20.1; 20.3; 19.9 и 20.0;

Б.  масса 500 г.   Время: 20.0; 19.9; 20.0; 19.8; 20.4; 20.2; 20.3; 20.4  и 20.3

Какие выводы можно сделать из этих экспериментов?

Для ответа на этот вопрос обработайте полученные результаты:

1.1.           Найдите наилучшие значения времени падения в каждом случае  (средние арифметические значения)

1.2.          Вычислите абсолютные погрешности каждого измерения в каждой серии

1.3.          Вычислите средние значения погрешности измерений в каждой серии

1.4.          Запишите величину доверительного интервала  для каждой серии измерений

1.5.          Рассчитайте  «качество»  (относительную погрешность) каждой серии измерений

1.6.          Запишите текстом результаты измерений, полученные для каждой серии

1.7.          Ответьте на вопрос, поставленный в задании.

ОТЧЕТ

------------------------------------

о выполнении лабораторной работы №1

«Погрешности измерений. Математическая

обработка экспериментальных результатов»

-----------  октября  2005 года.    СТИС, кафедра ЕНД

Задание 1. Измеряя время падения двух металлических тел разной массы с одной и той же высоты,  экспериментаторы получили следующие результаты:

А. масса 100 г.   Время: 118; 122; 121; 123; 118;121; 123; 119; и  120;

Б.  масса 500 г.   Время: 124; 122; 123; 124; 123; 120; 119; 120 и  118;

Какие выводы можно сделать из этих экспериментов?

Для ответа на этот вопрос обработайте полученные результаты:

1.1.           Найдите наилучшие значения времени падения в каждом случае  (средние арифметические значения)

1.2.          Вычислите абсолютные погрешности каждого измерения в каждой серии

1.3.          Вычислите средние значения погрешности измерений в каждой серии

1.4.          Запишите величину доверительного интервала  для каждой серии измерений

1.5.          Рассчитайте  «качество»  (относительную погрешность) каждой серии измерений

1.6.           Запишите текстом результаты измерений, полученные для каждой серии

1.7.           Сравните результаты первой и второй серии и запишите ответ  на вопрос, поставленный в задании.

Задание 2.  Произведите измерения и определите  площадь тетрадного листа. Запишите результаты  ваших измерений с учетом инструментальной погрешности.

     Оборудование – миллиметровая линейка.

Длина листа:

Ширина листа:

Площадь листа:

Задание 3.  При помощи штангенциркуля измерьте диаметр и высоту цилиндра и вычислите его объем. Обработайте и представьте результат измерений в общепринятой форме.

             Оборудование: штангенциркуль,  цилиндр из набора по механике.

Таблица 1.

Рассчитайте инструментальную погрешность измерения площади тетрадного листа и сравните с погрешностями, рассчитанными вами  в таблице 1. 

Задание 4.  При помощи микрометра  измерьте диаметр проволоки. Результат представьте в общепринятой форме.

Образец 1.

Образец 2.

Задание 5.   При помощи мультиметра измерьте  величину напряжения на элементе.  Результат представьте в общепринятой форме.

Элемент 1.

Элемент 2. 

Замечания к этой работе:

1.     Теоретическая часть необходима не только в устном, но и в письменном виде. Это должен быть набор определений всех понятий и терминов в сопровождении математических выкладок и формул

2.     Объем заданий следует увеличить. В частности, надо бы повторить в другом литературно-физическом сюжете первое задание, это поможет закрепить навыки.

3.     Можно попутно обучить пользованию штангенциркулем, микрометром, мультиметром, … инженерным калькулятором.

4.     Следует продумать повторение этой работы  с расширением теоретической части и дополнительной обработкой результатов. Включить графическое представление результатов, в том числе с использованием МНК.

ОТЧЕТ

------------------------------------

о выполнении лабораторной работы №2

«Кинематика поступательного движения»

-----------  октября  2005 года.    СТИС, кафедра ЕНД

Задание 1. Измерение  средней скорости движения тела на машине Атвуда.

   Оборудование: машина Атвуда , секундомер, монета, медная проволока, ножницы.

С помощью медной проволоки, закрепляемой на грузах, добейтесь полного равновесия установки. Поднимите один из грузов на максимальную высоту и измерьте расстояние h от него до пола.  Положите 5-копеечную монету на один из грузов и, включив секундомер, определите время t его падения. Опыт повторите 5 раз.  Вычислите среднюю скорость его движения. Проделайте то же самое с 10-ти  и 50-ти-копеечными монетами. Заполните  таблицу результатов измерений

      Опыт 1-й. 5-ти-копеечная монета   

     Высота, см                        h=               

     Время падения, с              t1=           ; t2=          ; t3=         ; tср =          ;   Δtср =        ; δt= 

     Средняя скорость, ………..   ± …. см/с,   доверительный интервал ……..см/с, 

                                                     относительная ошибка……%  

  Опыт 2-й. 10-ти-копеечная монета   

Высота, см                        h=               

     Время падения, с              t1=           ; t2=          ; t3=         ; tср =          ;   Δtср =        ; δt= 

     Средняя скорость, ………..   ± …. см/с,   доверительный интервал ……..см/с, 

                                                     относительная ошибка……%  

  Опыт 3-й. 50-ти-копеечная монета   

          Высота, см                        h=               

     Время падения, с              t1=           ; t2=          ; t3=         ; tср =          ;   Δtср =        ; δt= 

     Средняя скорость, ………..   ± …. см/с,   доверительный интервал ……..см/с, 

                                                     относительная ошибка……%  

Задание 2. Проверка закона путей в равноускоренном движении.

 Оборудование: машина Атвуда , секундомер,  набор грузов, метровая линейка.

Разделите высоту падения груза на три части и измерьте время движения на первой трети, двух третях и на полном пути. Для каждой пары  участков движения найдите отношение путей к квадратам времени.

 Опыт 1-й.  Пятикопеечная монета.

   Высота, h1 см           Время, t1 с.         Отношения:  h1/t12 =  

   Высота, h2 см           Время, t2 с.         Отношения:   h2/t22 =  

   Высота, h3  см           Время, t3 с.         Отношения:  h3/t32 =  

Опыт 2-й.  Десятикопеечная монета.

   Высота, h1 см           Время, t1 с.         Отношения:  h1/t12 =  

   Высота, h2 см           Время, t2 с.         Отношения:   h2/t22 =  

   Высота, h3  см           Время, t3 с.         Отношения:  h3/t32 =  

Опыт 3-й.  Пятидесятикопеечная монета.

   Высота, h1 см           Время, t1 с.         Отношения:  h1/t12 =  

   Высота, h2 см           Время, t2 с.         Отношения:   h2/t22 =  

   Высота, h3  см           Время, t3 с.         Отношения:  h3/t32 =  

Оцените погрешности ваших измерений и сделайте вывод  из этих опытов.

Задание 3. Определение  ускорения в равноускоренном движении.

В равноускоренном движении без начальной скорости пройденный путь определяется по формуле h=at2/2.  Используя  результаты опытов второго задания, вычислите значения ускорений по формуле  a=2h/t2

      Пятикопеечная монета:

а1=2h1/t12   =           ;  а2=2h2/t22   =           ; а3=2h3/t32   =           ;  аср=         ;  Δаср =        ; δа=      

       Десятикопеечная монета:

а1=2h1/t12   =           ;  а2=2h2/t22   =           ; а3=2h3/t32   =           ;  аср=         ;  Δаср =        ; δа=      

      Пятидесятикопеечная монета:

а1=2h1/t12   =           ;  а2=2h2/t22   =           ; а3=2h3/t32   =           ;  аср=         ;  Δаср =        ; δа=      

Что можно сказать по этим результатам?

Задание 4. Измерение  мгновенной скорости тела в неравномерном сложном движении.

Оборудование. «Наклонная плоскость», шарик, линейка.

Установите пластину на краю стола  так, чтобы скользнувшая с нее игральная шашка, пройдя по столу 2-3 см,  начала свободное падение. В сложной траектории  ее движения можно выделить вертикальную и горизонтальную составляющие. В вертикальном движении она подчиняется закону свободного падения, т.е. имеет ускорение g=9,8 м/с2и время ее падения можно определить по формуле t=√(2h/g) (h – высота стола).  Измерив горизонтальную дальность  полета, можно вычислить ее горизонтальную скорость. Эта скорость и является мгновенной для  момента  ее схода с наклонной плоскости. 

   (Выполнить измерения, составить таблицу, произвести обработку результатов и оформить  самостоятельно)

ОТЧЕТ

………………………………………………………………..

о выполнении лабораторной работы  №3

«Кинематика вращательного движения»

……………октября 2005 года, СТИС, каф. ЕНД

Задание 1.  Измерение угловой скорости вращения  ω= φ/t

     Оборудование: маятник Обербека, секундомер, метровая линейка, грузы.

   Опустите нить с грузом так, чтобы он касался пола, и, медленно вращая маятник, поднимите  груз на такую высоту, когда  маятник сделает максимальное  целое число оборотов N.  Угол φ его поворота за это время составит  360∙ N градусов или  6,28∙ N радиан. Затем отпустите груз и измерьте время t его падения с этой высоты. Вычислите   среднюю  угловую скорость  вращения маятника  по формуле  ω= φ/t в радианах в секунду.

h=……..  см

N=  …… об.

φ=……..град;    φ=…….рад.

t1 =……..      t2 =……..       t3  =……..        t =ср……..         Δtср =……..             δt=……%.

                     ωср =……с-1;     Δωср =……с-1;  δω=……%.       ω=ωср ±Δωс    с-1;

ω =………±……..с-1;     δω=……%.

Задание 2. Проверка закона углов поворота (В случае равноускоренного движения угол поворота  увеличивается  пропорционально квадрату времени).

       Оборудование прежнее

   Вращая маятник, отметьте такие  положения (высоту)  груза, которым соответствуют целые  числа    его оборотов – N1, N2, N3, N4, N5 . Затем  измерьте времена падения груза с каждой из этих высот. Полученные пары значений углов поворота и времени падения (они же времена вращения маятника)  сопоставьте в виде отношений  (φi /ti 2)

Таблица 1.

Страницы: 1, 2, 3, 4