Принадлежности: микрометр, измеряемые тела.

Задание: измерять длину трех тел.

Взяв винт за головку, выдвигают его настолько, чтобы измеряемый предмет мог переместиться между неподвижным стержнем и стержнем винта. Держа предмет перпендикулярно к длине стержней, вращают винт до соприкосновения стержня с предметом до первого щелчка винта Делают отчет по нониусу. Результаты записывают.

 

Штангенциркуль.

Штангенциркуль состоит из разделенного на миллиметры масштаба, вдоль которого может перемещаться перпендикулярно его длине ножка с зажимным винтом, служащим для ее закрепления, в ее обойме против делений масштаба сделан вырез, на скошенном краю которого, прилегающим к масштабу, нанесен нониус. Когда ножки штангенциркуля сдвинуты вплотную, нуль нониуса совпадает с нулем масштаба. Неподвижная ножка, укрепленная в начале масштаба, так же перпендикулярна его длине, она служит упором для измеряемого тела. Части обеих ножек служат для измерения внутренних размеров тел.

Упражнение 2.

Принадлежности: штангенциркуль, измеряемая трубка.

Задание: определение объема трубки.

Для определения объема трубки надо знать ее геометрические размеры - длину, внутренний и внешний диаметры. Измерения проводят несколько раз, повернув перед каждым измерением трубку около ее оси на некоторый угол. Из всех полученных результатов берут среднее арифметическое. Из результатов измерений по элементарным геометрическим формулам вычисляют объем трубки. Результаты записывают.

Измерение углов, наряду с измерением длин, относится к числу наиболее распространенных измерений не только в физическом эксперименте, но и в целом ряде других смежных дисциплин. Приборы, служащие для этих измерений, состоят обыкновенно из двух основных частей: лимба, по которому производят отсчеты направлений двух радиусов, заключающих между собой искомый угол, и визирного приспособления, при помощи которого определяют направления этих радиусов. Визирное приспособление имеет возможность вращаться вокруг оси, проходящей через центр лимба, и направление его при помощи скрепленного с ним ука­зателя отсчитывается по шкале лимба. Искомый угол находится затем как разность двух от­четов соответствующих положений визира. Иногда встречается обратное положение лимба и указателя: лимб, скрепленный с визиром, вращается вместе с ним, положение его отсчитыва­ется при помощи неподвижного указателя. Для точного отсчета направлений визира по шка­ле лимба применяются круговые нониусы.

Особенно важно значение в этих приборах имеет правильная центровка, т.е. совмеще­ние оси вращения визира с центром отсчета. При отсутствии должной центровки величины углов, отсчитываемых по лимбу, не будет соответствовать своим истинным значениям. Это может быть устранено при помощи двух нониусов (с преувеличенным и приуменьшенным значениями). Где берется среднее значение, не зависящее от эксцентриситета установки.

Гониометр

Он состоит из горизонтального лимба, укрепленного на штативе. Вокруг оси, прохо­дящей через центр лимба, вращается так называемая: алидада - планка с укрепленными на концах диоптрами - вертикальными продолговатыми щелями, в одной из которых, более широкой (объектной) натянута нить. Плоскость, проводящая через эту нить в середине узкой (глазной) щели, является визирной плоскостью. На алидаде нанесены деления нониуса, при помощи которых отсчитывается ее положение.

Упражнение 3

Принадлежности: гониометр.

Здание: измерение углов.

Установив прибор, наводят алидаду на одну из меток, наклеенных на стенах лабора­тории так, чтобы визирная нить алидады совпадала с этой меткой (глаз должен находится непосредственно вблизи глазной щели).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 4

Определение скорости при помощи баллистического маятника

Приборы и принадлежности: баллистический маятник со шкалой и духо­вое ружье.

Введение.

Два неупругих тела после соударения движутся вместе с одинаковой скоростью. Если тело массы М покоится, а тело массы m движется со скоростью v, то после неупругого соударения оба тела будут переме­щаться с общей скоростью v_1. На основании закона сохранения количе­ства движения в этом случае имеем

mv = (M+m)V₁

т.е. количество движения до и после соударения остается неизменным. Закон сохранения количества движения положен в основу измерений скоростей быстро движущихся тел, в частности пули, при помощи балли­стического маятника.

Баллистический маятник представляет собой вертикально подвешен­ный тяжелый ящик С, в стенку которого производится выстрел (рис. 1). Ящик заполняется песком или ватой для того, чтобы пуля застряла в нем.

При попадании пули массой М, обладающей скоростью v₁, в неподвиж­ный ящик массой М ящик с пулей приобретает скорость v₁ и, следова­тельно, количество движения выразится соотношением (1). Подвешен­ный ящик с пулей отклонится от вертикали, на некоторый угол а, а его центр тяжести (С) поднимется на высоту h.

В момент максимального отклонения ящика от положения равновесия, когда v₁=0, его кинетическая энергия

превращается в потенциальную (M+m)gh.

Если пренебречь массой пули по сравнению с массой ящика (m«М), то Описание аппаратуры и метода измерения

/////////i////i//t////////fi/////////////i////i//t////////f

Рис.1

Баллистический маятник, применяемый в настоящей работе, представляет собой ящик с ватой, подвешен­ный на четырех нитях. Дно ящика снабжено указателем, который при отклоне­нии ящика, в момент выстрела, перемещает­ся вдоль горизонтальной шкалы. Благодаря такому устройству, можно заменить сложное измерение высоты подъема ящика h более простым измерением — горизонтальным пе­ремещением S (рис.1).

Из рис. 1 видно, что треугольник АКВ подо­бен треугольнику ODB, а на основании по­добия этих треугольников,

(3)

 

где OD=l- длина нитей, на которых под­вешен ящик;

AK=S - горизонтальное перемещение;

BK=h - высота подъема ящика.

 

Ввиду малости величины h, DB≈ S2 и тогда соотношение (3) можно за­писать в виде

откуда

 

Подставляя значение h в выражение (2), получим окончательную формулу для расчета скорости пули

 

(4)

 

Порядок выполнения работы

1. Для выстрела берут пять-шесть пуль; каждую пулю взвешивают, вес

пули должен отличаться друг от друга не более чем на 0,5%

При этих условиях уравнение (1) примет несколько иной вид:

Mv₁= mv или

Подставляя сюда значение V₁, получаем

(2)

2. Производят выстрелы из духового ружья в стенку ящика, при этом отмечается по шкале перемещение S после каждого выстрела. Данные изме­рений заносят в следующую таблицу:

 

№п/п	m(г)	mср	∆ m	S(см)	Sср	∆ S	Vср(см/с)

 

 

М = 959г

l =265 см

∆M= +-5г

∆ l = + -1см

 

Обработка результатов измерений

 

1. Подсчитывают средние значения m и S.

2. По средним значениям m и S и постоянным прибора М и I рассчитывают значение скорости пули v по формуле (4).

3. Подсчитывают погрешность по формуле

 

 

 

Результат измерений записывается в виде

V=(.....±......) см/сек.

 

- пренебречь.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7(а)