III. Соответствие между двумя способами описания движения на основании кинематики и динамики поступательного движения

II. Законы динамики поступательного движения.

I. Законы кинематики поступательного движения.

1. прямолинейное равномерное движение, при котором необходимо определить скорость равномерного движения с использованием формулы (2.6);

2. прямолинейное равноускоренное движение, при котором необходимо определить ускорение тела двумя способами:

а) по формуле (2.7) для скорости равноускоренного движения;

б) по формуле (2.8) для пути при равноускоренном движении.

Второй закон Ньютона (2.10), с помощью которого определить ускорение как результат действующих на тело сил.

На основании сравнения ускорений, найденных различными методами кинематики и динамики необходимо сделать вывод о применимости данных формул.

Теория лабораторной работы

Основные законы кинематики и динамики могут быть проверены опытным путем на машине Атвуда (Рис.2.3). Машина Атвуда состоит из вертикальной штанги 6 со шкалой, сверху которой установлен легкий блок 1, способный вращаться с незначительным трением. Через блок перекинута тонкая нить с прикрепленными грузами 2 одинаковой массы m. Грузы могут быть установлены на передвигающейся по вертикальной штанге подставке 5, которая может быть снабжена электромагнитом для удержания грузов. На штанге крепится кольцо 4, предназначенное для снятия перегрузка массой m ₁, под действием которого грузы приходят в движение.

Рассмотрим движение системы, состоящей из двух грузов массой m и m+m ₁ и блока радиусом r с моментом инерции J.

Если грузы одинаковы, то потенциальная энергия системы не зависит от их высоты, т.к. убыль энергии одного груза приводит к эквивалентному возрастанию потенциальной энергии другого. Когда грузы различны, изменение потенциальной энергии системы определяется положением перегрузка массой m ₁.

Согласно закона сохранения энергии (работой сил трения пренебрегаем) изменение потенциальной энергии системы D E=m₁gh переходит в кинетическую энергию поступательного и вращательного движения, т.е.:

. (2.13)

где - высота опускания груза с перегрузом, - угловая скорость вращения, - линейная скорость. Подставляя значения h, w, v в (2.13), получим:

. (2.14)

Если пренебречь моментом инерции блока, формула (2.14) примет вид:

. (2.15)

Дата добавления: 2014-10-31