Механика

Все установки находятся в помещении 416.
Все работы из подраздела обычно находятся на одном лабораторном столе и выполнение двух работ из одного подраздела обсуждаются отдельно, так как это не всегда возможно.

Раздел "Механика" cодержит четыре подраздела:

  1. Кинематика и динамика.
  2. Механика вращательного движения.
  3. Механические колебания.
  4. Волны и звук.

1.1-01. Закон Гука

В данной работе Вы можете изучить разные виды упругих деформаций на примере спиральных пружин, которые можно исследовать как по одиночке, так и соединив их параллельно или последовательно; а также деформаций тонкой пластины и упругой резинки. Вы сможете проверить, действительно ли растяжение или изгиб тела прямо пропорционален приложенной силе тяжести - т.е. проверите справедливость закона Гука.

9 классосеньонлайнмеханика

1.1-02. Законы Ньютона

Данная работа посвящена экспериментальной проверке законов Ньютона - важнейших законов классической механики. В данной работе Вы проведете серию экспериментов по исследованию прямолинейного равномерного и равноускоренного движения тел на воздушном треке. Вы познакомитесь с методами описания процесса движения и его регистрации, а также с методами математического анализа результатов эксперимента. Полученные в опыте данные вы сравните с теоретическим описанием на основе законов Ньютона, и в результате сделаете выводы об их применимости для описания движения тел.

10 классосеньмеханикаонлайн

1.1-03. Законы сохранения импульса и энергии

Данная работа посвящена экспериментальной проверке законов сохранения импульса и энергии - фундаментальных законов физики. В данной работе рассматривается частный случай этих законов, описывающий движение тел и их взаимодействие в рамках классической механики. В данной работе вы проведете серию экспериментов по исследованию прямолинейного движения тел на воздушном треке при наличии и отсутствии внешних воздействий, а также исследуете процессы столкновения нескольких тел. Вы узнаете, как описать движение тел и их взаимодействие, использовав такие теоретические понятия как импульс и энергия. На основе полученных экспериментальных данных вы сделаете выводы о применимости законов сохранения импульса и полной механической энергии тел при их движении и взаимодействии.

9 классосеньмеханикаонлайн

1.1-04. Машина Атвуда

В настоящей работе реализована классическая машина Атвуда, при помощи которой можно измерить ускорение свободного падения. Машина Атвуда состоит из невесомого блока, в оси которого отсутствует трение. Через блок переброшена нерастяжимая нить, а на нити подвешены два груза разной массы. Благодаря различию в массе система грузов будет приходить в поступательное движение. Измерив время движения груза, вы получите ускорение груза, а из законов Ньютона можно вычислить ускорение свободного падения, зная экспериментально измеренное ускорение и массы грузов. Также на этой установке можно выполнить эксперимент со свободным падением шарика и имерению его ускорения.

 

10 классосеньмеханикаонлайн

1.1-05. Баллистический маятник

Баллистический маятник представляет собой массивный металлический цилиндр, на одном из торцов которого есть полость, заполненная пластилином. В полость производится выстрел пулей. По амплитуде колебаний маятника можно рассчитать скорость пули и сравнить её со скоростью, полученной непосредственным измерением времени пролета пули через световые ворота. Также предлагается рассчитать массу пластилинового груза, чтобы от выстрела пули он совершал поворот на 360 градусов - так называемую мёртвую петлю.

9 классосеньмеханикаонлайн

1.1-06. Определение плотности тела

В данной работе Вы определите плотность различных тел правильной и неправильной формы. В работе объем определяется методом гидростатического взвешивания.

9 классосеньмеханика

1.2-04. Крутильные колебания

Момент инерции является характеристикой, определяющей количество энергии во вращательном движении при некоторой скорости вращения, по аналогии с тем, как масса тела определяет количество энергии поступательного движения при некоторой скорости движения. В данной работе Вы познакомитесь с понятием крутильных колебаний, исследуете колебания крутильного маятника; измерив период крутильных колебаний, Вы научитесь определять моменты инерции некоторых симметричных тел.

11 классосеньмеханика

1.2-05. Маятник Максвелла

Маятник Максвелла представляет собой массивный диск, насаженный на стержень - ось вращения - подвешенную двумя нитями к опоре. Маятник приводится в движение накручиванием нитей на стержень и последующим отпусканием системы. Колесо совершает одновременно вращательное движение, раскручивая нити, и поступательное движение вниз. Задачей является отыскать характеристику вращательного движения - момент инерции диска - с помощью закона сохранения энергии, измерив время, за которое маятник преодолеет заданное расстояние поступательно.

10 классосеньмеханикаонлайн

1.2-06. Исследование центробежной силы

Данная работа познакомит Вас с понятием центробежной силы. Вам будет предложено измерить центробежную силу, действующую на вращающееся тело, и выяснить, как зависит эта сила от массы тела, расстояния до оси вращения и частоты вращения. Во второй части работы Вы сможете изучить поверхность жидкости во вращающемся сосуде, а также рассчитать угол наклона тела, прикрепленного к стенке сосуда нитью, для заданнойугловой скорости вращения сосуда.

9 классосеньмеханикаонлайн

1.3-01. Математический маятник

Математический маятник - это простейшая модель физического тела, совершающего колебания. Он представлен в виде некоторого тела, подвешенного на невесомой нерастяжимой нити или лёгкого стержня. Период колебаний такого маятника тогда теоретически зависит только от длины нити и не зависит от амплитуды колебаний и от массы тела. В данной лабораторной работе Вы сможете проверить границы применимости понятия математического маятника и зависимости периода только от длины нити.

 

9 классмеханикаосень

1.3-02. Гармонические колебания. Пружинный маятник

В данной работе Вы изучите гармонические колебания на примере пружинного маятника. Измерив периоды собственных колебаний пружинного маятника, найдёте коэффициенты жёсткости нескольких пружин, проверите зависимость периода и частоты колебаний от массы груза и коэффициента жёсткости пружины. В дополнительном задании Вы проверите формулы для жёсткости систем пружин при последовательном и параллельном соединении.

9 класс11 классмеханикаонлайн

повышенная сложность

1.3-04. Маятник Поля

Маятник Поля содержит две конструктивных части - маховик и соединенная с ним пружина. Маховик, будучи не в положении равновесия, закручивает или раскручивает за собой пружину, и пружина заставляет маятник вернуться в положение равновесия. Перетекание энергии закрученной пружины в движение маховика и есть колебательный процесс, представляющий интерес к изучению. На примере такого маятника Вы сможете изучить характеристики свободных и вынужденных колебания, найти резонансную частоту маятника, а также искусственно усилить затухание и исследовать критические эффекты колебаний.

11 классосеньмеханикаонлайн

1.3-05. Колебания связанных маятников

В данной работе Вам предстоит изучить частный случай системы с двумя степенями свободы – два маятника, соединенных длинной легкой пружиной. Это приводит к воздействию маятников друг на друга и, как может показаться, должно приводить к довольно сложному и трудно анализируемому движению, лишённому какой-либо периодичности. Биения возникают в системах в результате наложения двух гармонических колебаний с близкими значениями частот. Это приводит к очень характерной картине колебаний системы – колебания высокой частоты, близкой к складываемым, оказываются промодулированы некоторой низкой частотой – т.е. амплитуда колебаний то возрастает, то убывает с определенным периодом. При этом происходит «перекачка» энергии от одного маятника к другому и обратно.  Например, биения можно обнаружить в системе из двух камертонов с малым различием частот, когда звук одной ноты становится то тише, то громче.  В случае рассматриваемой нами системы связанных маятников, частота осцилляций оказывается средним значением собственных частот, а частота модуляции пропорциональна их разности. В данной работе Вам предстоит изучить колебания с собственными частотами и проверить, можно ли при их помощи описать биения.

11 классмеханикаповышенная сложность

1.4-01. Свойства волн на поверхности воды

При всем многообразии волн их поведение во многом одинаково. В однородной среде волны распространяются по прямым линиям с постоянной скоростью, изменяя направление и скорость в тех местах, где изменяются физические свойства среды. Изучение волн одного типа позволяет исследователю узнать, что можно ожидать от других типов волн. На поверхности воды в плоской ванне с использованием генератора волн и различных препятствий можно наблюдать явления как отражение, преломление, интерференция, дифракция, прохождение через собирающую и рассеивающую линзы и т.д.

9 класс11 классмеханикаповышенная сложностьонлайн

1.4-02. Трубка Кундта

Данная лабораторная работа посвящена измерению скорости звука в газах при помощи трубки Кундта. При определенной частоте и амплитуде напряжения, подаваемого на динамик, в трубе возникает звучание, громкость которого зависит от положения поршня. При медленном перемещении поршня от динамика Вы заметите, что громкость периодически возрастает и падает - так называемое явление резонанса.  У Вас будет возможность «увидеть» стоячую акустическую волну на различных частотах подаваемого звука и по длине стоячей волны вычислить скорость звука.

11 классосеньмеханикаонлайн

1.4-03. Эффект Доплера

Работа посвящена изучению эффекта Доплера для ультразвуковых волн. Вам будет предложено измерить сдвиг частоты за счет эффекта Доплера при разных скоростях и направлениях движения излучателя и приемника ультразвука, а также сравнить теоретические и экспериментальные значения изменения частоты распространения звуковых колебаний в воздухе.

11 классмеханикаповышенная сложность

2.2-01. Поверхностное натяжение жидкости

Почему скрепка не тонет, а водомерка бегает по поверхности воды? Всё благодаря силам поверхностного натяжения, определяющимся межмолекулярными силами и определяют форму поверхности жидкости. Количественной характеристикой сил поверхностного натяжения является коэффициент поверхностного натяжения. Для решения прикладных задач его необходимо уметь измерять. В лабораторной работе вы освоите классический и самый универсальный способ его измерения — метод отрыва кольца. Также вам предлагается исследовать, как зависит поверхностное натяжение воды от концентрации спирта и от температуры. 

10 классосеньмеханика

2.2-02. Вязкость ньютоновских и неньютоновских жидкостей

Вязкость - это оказывание сопротивления движению одного слоя жидкости другим слоем, с ним соприкасающимся. Ньютоновской жидкостью называется жидкость с постоянной вязкостью, так как она подчиняется уравнению Ньютона о вязкости жидкости: сила внутреннего трения между слоями прямо пропорциональна скорости сдвига слоёв и площади поверхности соприкасающихся слоёв. Коэффициентом пропорциональности и является коэффициент вязкости. Неньютоновская же жидкость этому закону не подчиняется - коэффициент пропорциональности не является постоянным. Например, после встряхивания жидкость становится более жидкой, или при давлении на жидкость она становится более твёрдой. Вискозиметр - это прибор, с помощью которого Вы в лабораторной работе сможете исследовать как ньютоновские, так и неньютоновские жидкости.

10 классмеханикаповышенная сложность

2.2-04. Механика жидкости

Механика жидкости - это раздел, охватывающий изучение равновесия и движения жидких сред, их взаимодействия между собой и с твёрдыми телами. Предметами изучения в данной лабораторной работе является гидростатика. Вы сможете изучить, как меняется давление при погружении в воду, как меняется выталкивающая сила Архимеда в солёной воде, а также сможете разобрать олимпиадную задачу о всплывающем со дна деревянном кубике.

10 классосеньмеханикаонлайн

2.3-01. Основные законы аэродинамики

Работа включает в себя знакомство с основными законами аэро- и гидродинамики. На основе данных законов предлагается объяснить причины наблюдения эффекта Бернулли, разобраться с принципом работы трубки Пито-Прандтля - устройства для измерения скорости воздушного потока, а также осуществить проверку применимости приближения несжимаемой среды к воздушным потокам. 

10 классосеньмеханика

2.3-02. Исследование подъемной силы крыла

Данная работа дает крайне наглядный и простой ответ на вопрос: как и при каких условиях самолеты могут летать? Экспримент проводится в аэродинамической трубе с крылом особенной формы - крыла Жуковского. Работа включает исследование основных аэродинамических характеристик взаимодействия воздушного потока с исследуемым телом несимметричной формы – силы лобового сопротивления и подъемной силы.

10 классосеньмеханика