Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Теоретическая подготовка
|
|
Лабораторная работа №2
«Движение тел при наличии силы сопротивления»
Цель работы: Исследование характера движения тела в вязкой среде, когда сила сопротивления зависит от скорости.
В работе определяется положение маленького шарика через равные интервалы времени. При свободном падении в воздухе шарик набирает скорость, которая является начальной скоростью его движения в жидкости. На основании зависимости h(t) необходимо определить скорость движения шарика и установить ее зависимость от высоты свободного падения в воздухе.
Схема установки
| t, c | y, см |
| у |
| Таблица |
| таймер |
Теоретическая подготовка
Теория
Свободное падение шарика в воздухе происходит с постоянным ускорением g.
Если высота, с которой падает шарик, относительно уровня жидкости равна h, то скорость при соприкосновении с жидкостью 
Эта скорость и является начальной для движения шарика в жидкости.
Движение шарика в жидкости.
| mg |
| Fарх |
| Fсопр |
| На шарик в жидкости действуют три силы: Сила тяжести равная mg Сила Архимеда F арх= rжgV, где rж- плотность материала шарика, V- его объем Сила сопротивления, которая пропорциональна скорости движения шарика ~U: F cопр= - r U |
Согласно второму закону Ньютона
=m 
или ma = mg – r U - rжgV
Наличие силы сопротивления пропорциональной скорости U неизбежно приведет к тому, что шарик начинает двигаться равномерно, независимо от начальной скорости при попадании в жидкость.
Таким образом, через некоторое время ускорение становится равным нулю и шарик движется равномерно:
mg – r U - rжgV = 0
Заменим m на rшgV, где - rш плотность материала шарика, V- его объем.
Тогда скорость равномерного движения U∞ = [gV(rш- rж)]/r
Из данного соотношения следует, что скорость равномерного движения шарика в жидкости зависит от плотности материала шарика, его размеров и вязкостных свойств жидкости.
Когда шарик падает с большой высоты, то при вхождении в вязкую жидкость сила сопротивления велика и шарик продолжает движение в жидкости с замедлением.
Когда шарик при движении в воздушной среде набирает скорость, близкую к скорости его равномерного движения в жидкости.
Когда шарик начинает движение с поверхности жидкости с нулевой начальной скоростью, сила сопротивления в исходном состоянии равна нулю. С нарастанием скорости эта сила увеличивается вплоть до момента, когда движение шарика становится равномерным.
В данной работе необходимо определить зависимость скорости движения шарика от высоты свободного падения в воздухе;
|