Вычисления:
Вывод:
II часть
Контрольные вопросы
Что такое сила? Это величина скалярная или векторная?
Компенсируют ли друг друга силы, которые возникают при взаимодействии двух тел?
III часть
Дополнительное задание
По данным, полученным в ходе работы, постройте график зависимости пружины от нагрузки.
Лабораторная работа № 3
Тема: Исследование равновесия тела под действием нескольких сил
Цель: научиться использовать правило моментов сил, приложенных к плечу рычага при его равновесии.
Оборудование: штатив с муфтой, рычаг с балансирами, набор грузов, линейка, динамометр.
Теоретическая часть
Если две силы F1, F2отдельно вызывают вращение тела в противоположных направлениях, то при их одновременном действии тело находится в равновесии, если используется условие:
F1d1= F2d2, где d1,d2- самые короткие расстояния от прямых, на которых лежат векторы сил F1,F2 (линии действия сил), к оси вращения.
Расстояние d называется плечом силы, действие модуля силы F на плечо d называется моментом силы М:
M= Fd
Условие равновесия тела: М1 +М2 +М3+…+Мi=0 при равновесии твердого тела сумма моментов всех внешних сил, которые действуют на него относительно любой оси, равна нулю.
P=gm- вес тела, g≈9,8 м/с2.
m =
Ход работы
I часть
1.Установите рычаг на штатив и уравновесьте его в горизонтальном положении с помощью расположенных на его концах балансирах.
2.Расположите один крепежный крюк в крайнем положении левого плеча рычага, а другой приблизительно в середине правого плеча.
3.Убедитесь еще раз в равновесии рычага.
4.Подвесьте на крепежный крюк с лева один груз, а на крепежный крюк с права- динамометр (расположение крюков изменять нельзя )(Опыт 1).
5.Уравновесьте с помощью динамометра рычаг.
6.Измерьте плечи d1,d2.
7.Определите массу груза (m).
8.Полученные результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 3.
[pic] Рис. 3
Табл. 3
d1м плечо груза
d2м
плечо динамометра
F, H
сила упругости
M1 H*м
M2H*м
Р,Н
вес
груза
m, кг
Вычисления:
9.Добавьте на левое плечо один крепежный крюк приблизительно на 1/3 длины рычага от оси. (Опыт 2)
10.Закрепите на этом крюке груз с неизвестной массой.
11.Закрепите груз с известной измеренной массой на левом плече рычага.
12. Уравновесьте при помощи динамометра рычаг (расположение крепежных крюков изменять нельзя).
13.Измерьте плечи d1,d2,d3.
14. Определите массу груза (m2).
15.Полученные результаты занесите в таблицу 4.
Табл.4
d1, м плечо груза 1
d2,м плечо груза 2
d3,мплечо динамометра
F, H сила упругости
m1, кг масса груза
М1
Н*м
М2
Н*м
М3
Н*м
Р2Н
вес груза 2
m2 кг
масса груза 2
Вычисления:
Вывод:
II часть
Контрольные вопросы
1.Почему согнутой в локте рукой можно поднять больший груз чем вытянутой?
2.Длинный стержень легче удерживать в горизонтальном положении за середину, чем за конец. Почему?
III часть
Дополнительное задание
Нарисуйте схему измерений в опыте 2
Лабораторная работа №4
Тема: Исследование одного из изопроцессов (проверка закона Гей-Люссака)
Цель:Опытным путем проверить достоверность закона Гей-Люссака.
Оборудование: стеклянная трубка, запаянная с одного конца (диаметр 8-10 мм, длина 50 см), цилиндровая посуда (высота 600-700 мм, диаметр 40-50 мм), наполненная горячей водой, стакан с холодной водой, пластилин.
Теоретическая часть
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным. Отношение объема к температуре при постоянном давлении остается неизменным. Закон Гей-Люссака был установлен экспериментально в 1802 году.
Закон Гей-Люссака:
=const, P=const,
гдеV-объем газа (м);
T- температура газа (К);
P- давление газа (Па).
Для двух состояний газа:
=,
где V1, T1- объем и температура газа для первого состояния;
V2, T2- объем и температура газа для второго состояния;
Р1- Р2 = Ратм
Ратм–атмосферное давление.
Объем газа в стеклянной трубке вычисляется по формуле:
V1= Sl1
V2= Sl2
S- сечение трубки (мм2)
l1,l2- длина воздушного столба в трубке для первого и второго состояния соответственно (мм)
Поскольку = = , то расчетная формула имеет вид:
=
Ход работы
I часть
[pic]
Рис. 4
Измерьте температуру горячей воды T1.
Измерьте длину узкой трубки l1.
Опустите в посуду с горячей водой (t= 600C) узкую трубку запаянным концом вниз на 3-5 мин.
Объем V1 равен объему стеклянной трубки, Т1 – температуре горячей воды, Р1 = Ратм (рис 4.1).
Залепите пластилином открытый конец трубки.
Достаньте трубку из посуды с горячей водой и сразу же опустите ее в стакан с холодной водой закрытым концом вниз (рис 4.2). Снимите пластилин под водой. По мере охлаждения воздуха, вода в трубке будет подниматься(рис 4.3).
Погрузите трубку (после прекращения подъема воды в ней) в стакан до тех пор, пока уровень воды в трубке не сравняется с уровнем в стакане (рис 4.4) Это второе состояние воздуха.
Измерьте температуру воды в стакане Т2.
Измерьте высоту воздушного столба l2.
Полученные результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 5.
Табл. 5
Измеряно
Вычислено
l1
мм
l2
мм
t1
0С
t2
0С
∆иl
мм
∆ol
мм
∆l
мм
T1
К
T2
К
∆иТ
К
∆0Т
К
∆Т
К
1
%
2
%
∆1
∆2
Вычисления: (Т1, Т2, , )
Оцените точность проведенного измерения
1.Абсолютная инструментальная погрешность ∆в (погрешность средств измерения).
Выпишите из таблицы (дополнение 1) данные для соответствующих средств измерения.
а) Термометр ∆вТ
б) Линейка ученическая ∆вl
2.Абсолютная погрешность отсчета Д, (равно половине цены деления шкалы средств измерения)
а) ∆0Т
б)∆0l
3.Максимальная абсолютная погрешность:
а) ∆Т= ∆вТ+∆0Т
б)∆l= ∆вl+∆0l
Вычисления:
4.Относительная погрешность измерения (выражается десятичнойдробью)
а) 1= ( )* 100%
б) 2= ( )* 100%
Вычисления:
5.Абсолютная погрешность измерений:
а) ∆1= 1;
б) ∆2=2;
Вычисления:
Вывод:
II часть
Контрольные вопросы
Почему давление в трубке равно атмосферному давлению (при условии равенства уровней воды в стакане и в трубке)
Какая зависимость между плотностью газа и абсолютной температурой при изобарном процессе?
III Часть
Дополнительное задание
Какая зависимость числа молекул газа в единице объема от абсолютной температуры при изобарном процессе? Ответ обоснуйте.
Лабораторная работа № 5
Тема: Измерение относительной влажности воздуха
Цель: ознакомиться с устройством психрометра и с его помощью определить влажность воздуха в аудитории.
Оборудование: психрометр бытовой, таблица психрометрическая.
Теоретическая часть
Относительной влажностью воздуха называют отношение парциального давления Р водяного пара, который содержится в воздухе при данной температуре, к давлению Р0 насыщенного пара при той же температуре, выраженного в процентах
,
где ;
Р – парциальное давление водяного пара в воздухе при данной температуре (Па); Р0 – давление насыщенного пара при той же температуре (Па).
Существует несколько методов определенияотносительной влажности
воздуха. В данной работе ее определяют при помощи психрометра.
Психрометр состоит из двух одинаковых термометров (рис. 5).
Резервуар одного из них остается сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар второго окружен полосою ткани, конец
которой опущен в воду. Вода испаряется и термометр охлаждается.
Относительную влажность находят по разнице температур двух термометров при помощи психрометрической таблицы.
[pic]
Рис. 5
Психрометрическая таблица
Показания сухого термометра
Разница показаний сухого и влажного термометров
0С
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0
100
82
63
45
28
11
1
100
83
65
48
32
16
2
100
84
68
31
65
20
3
100
84
69
54
39
24
10
4
100
85
70
56
42
28
14
5
100
86
72
58
45
32
19
6
6
100
86
73
60
47
35
23
10
7
100
87
74
61
49
37
26
14
8
100
87
75
63
51
40
28
18
7
9
100
88
76
64
53
42
31
21
11
10
100
88
76
65
54
44
34
24
14
4
11
100
88
77
66
56
46
36
26
17
8
12
100
89
78
68
57
48
38
29
20
11
13
100
89
79
69
59
49
40
31
23
14
6
14
100
90
79
70
60
51
42
33
25
17
9
15
100
90
80
71
61
52
44
36
27
20
12
5
16
100
90
81
71
62
54
45
37
30
22
15
8
17
100
90
81
72
64
55
47
39
32
24
17
10
18
100
91
82
73
64
56
48
41
34
26
20
12
19
100
91
82
74
65
58
50
43
35
29
22
15
20
100
91
83
74
66
59
51
44
37
30
24
18
21
100
91
83
75
67
60
52
46
39
32
26
20
22
100
92
83
76
68
61
54
47
40
34
28
22
23
100
92
84
76
69
61
55
48
42
36
30
24
24
100
92
84
77
69
62
56
49
43
37
31
26
25
100
92
84
77
70
63
57
50
44
38
33
27
26
100
92
85
78
71
64
58
51
45
40
34
29
27
100
92
85
78
71
65
59
52
47
41
36
30
28
100
93
85
78
72
65
59
53
48
42
37
32
29
100
93
86
79
72
66
60
54
49
43
38
33
30
100
93
86
79
73
67
61
55
50
44
39
34
Ход работы
I часть
1.Запишите показания сухого термометра:
t1 =
2.Запишите показания влажного термометра:
t2=
3.Найдите разницу температур:
t1 - t2=
4.Определите относительную влажность воздуха, используя для этого психрометрическую таблицу:
Вывод:
II часть:
Контрольные вопросы
1.Когда разница показаний термометров психрометра больше: когда воздух в комнате суше или влажнее?
2.Чем отличается абсолютная влажность воздуха от относительной?
3.Как изменится влажность воздуха в комнате, если температура в ней повысится?
III часть
Дополнительное задание
Как изменится разность показаний сухого и влажного термометров при снижении температуры воздуха, если абсолютная влажность остается без изменений? Ответ обоснуйте.
Дополнение 1
Таблица абсолютных инструментальных погрешностей
п/п
Средства измерения
Граница измерения
Цена деления
Абсолютная инструмен-
тальная
погрешность
1.
Линейка
ученическая
чертежная
инструментальная
демонстративная
до 50 см
до 50 см
20 см
100 см
1мм
1мм
1мм
1см
1мм
0,2 мм
0,1 мм
0,5 см
2.
Лента измерительная
150 см
0,5 см
0,5 см
3.
Мензурка
до 250 мл
1 мл
1 мл
4.
Штангенциркуль
150 мм
0,1 мм
0,05 мм
5.
Микрометр
25 мм
0,01 мм
0,005 мм
6.
Динамометр (учебный)
4 Н
0,1Н
0,05 Н
7.
Весы учебные
200 г
-
0,01 г
8.
Секундомер
0-30 мин.
0,2 с
1 с за 30 мин.
9.
Барометр-анероид
720-780
мм рт. ст.
1 мм рт. ст.
3 м рт. ст.
10.
Термометр лабораторный
0-100 0С
10С
10С
11.
Амперметр школьный
2А
0,1А
0,05А
12.
Вольтметр школьный
6 В
0,2 В
0,15 В
22
