Программный лабораторный комплекс "Механика"

Программный продукт предназначен для имитационного выполнения лабораторных работ по основным разделам механики.

 

В состав программного комплекса входят 32 имитационных лабораторных работы:

 

  1. Равноускоренное движение;
  2. Движение с равномерным ускорением;
  3. Законы соударения;
  4. Свободное падение;
  5. Пуск под углом;
  6. Прецессия и нутация гироскопа;
  7. Вращательное движение с равномерным ускорением;
  8. Момент инерции горизонтального стержня;
  9. Определение момента инерции различных тел;
  10. Маятник Максвелла;
  11. Закон Гука;
  12. Рычаги первого и второго рода;
  13. Параллелограмм сил;
  14. Наклонная плоскость;
  15. Статическое и динамическое трение;
  16. Определение модуля Юнга;
  17. Исследование скручивания на цилиндрических стержнях;
  18. Вискозиметр с падающим шариком;
  19. Поверхностное натяжение;
  20. Закон Архимеда;
  21. Гармоническое колебание подвесного маятника;
  22. Эллиптическое колебание подвесного маятника;
  23. Маятник с переменным g;
  24. Оборотный маятник Катера;
  25. Простые гармонические колебания;
  26. Крутильный маятник Поля;
  27. Вынужденные гармонические крутильные колебания;
  28. Связанные колебания;
  29. Механические волны;
  30. Скорость звука в воздухе;
  31. Исследование стоячих звуковых волн в трубке Кундта;
  32. Распространение звука в стержнях.

 

Виртуальный лабораторный практикум реализован в виде комплекса кроссплатформенных графических приложений, поставляемых под различные операционные системы: Microsoft Windows, Linux, MacOS, iOS, Android. По желанию заказчика возможна браузерная реализация программных продуктов на основе технологии HTML5. Графическая составляющая программного обеспечения использует программный интерфейс и компонентную базу OpenGL. Язык интерфейса программ: русский/английский.

Минимальные системные требования:

  • процессор: Intel/AMD, не менее 1,6 ГГц;
  • ОЗУ: не менее 1 Гб;
  • видеопамять: не менее 512 Мб;
  • разрешение экрана: не менее 1024x768x32;
  • ОС: Microsoft Windows, Linux, MacOS, iOS, Android;
  • поддержка OpenGL версии 2.0;
  • стандартная клавиатура и компьютерная мышь с колесом прокрутки;
  • средства воспроизведения звука (аудиоколонки или наушники).

1. Равноускоренное движение

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение зависимости мгновенной скорости от пройденного расстояния. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: В случае равномерного ускорения мгновенная скорость увеличивается с увеличением пройденного расстояния. Постоянную пропорциональности между квадратом скорости и пройденным расстоянием можно использовать для расчета ускорения. Это явление исследуется при постановке данного опыта с использованием тележки и дорожки качения. Для измерения мгновенной скорости флажок известной ширины, прикрепленный к тележке, прерывает луч света фотоэлектрического датчика. Время, в течение которого луч прерван, измеряется с помощью цифрового счетчика.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M01_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 8.5 MB


2. Движение с равномерным ускорением

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Запись показаний и оценка полученных результатов при движении с равномерным ускорением на дорожке качения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Если имеет место равноускоренное движение, скорость в каждый момент времени линейно пропорциональна времени, а зависимость пройденного расстояния от времени - квадратичная. Эти соотношения должны быть получены в ходе опыта с помощью дорожки качения и колеса со спицами, которое используется в качестве шкива, а также рамки с фотоэлементами.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M02_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 8.3 MB


3. Законы соударения

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Исследование линейных соударений на воздушной дорожке. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Одним из важных выводов из третьего закона Ньютона является сохранение импульса при соударении двух тел. Одним из способов проверки этого является исследование соударения двух скользящих тел на воздушной дорожке. Когда вся кинетическая энергия сохраняется, мы говорим об упругих соударениях. В случаях, когда кинетическая энергия сохраняется только для общего центра тяжести двух тел, мы используем термин неупругие соударения. В этом опыте отдельные скорости скользящих тел определяются по времени пересечения фотоэлектрических световых барьеров, а значения импульсов вычисляются исходя из этих скоростей.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M03_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 10.0 MB


4. Свободное падение

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение ускорения свободного падения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: При свободном падении пройденное расстояние h пропорционально квадрату времени t, за которое тело пролетает это расстояние. Коэффициент этой пропорциональности можно использовать для расчета ускорения свободного падения g.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M04_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 7.7 MB


5. Пуск под углом

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Поточечное построение «параболических» траекторий.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Движение шарика, который брошен вверх под углом к горизонтальной поверхности в поле тяготения Земли, происходит по параболической траектории, чья высота и ширина зависят от угла, под которым брошен шарик, и его начальной скорости. Кривая измеряется точка за точкой с помощью шкалы высот с двумя маркерами.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M05_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 7.6 MB


6. Прецессия и нутация гироскопа

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Экспериментальное исследование прецессии и нутации гироскопа и определение момента инерции. 

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Вращающийся вокруг своей оси диск, помимо своего вращательного движения, совершает движения, которые называют прецессией и нутацией, зависящие от того, действует ли внешняя сила и, следовательно, дополнительный крутящий момент, на его ось, а также от того, отклоняется ли из положения равновесия ось вращения диска, находившаяся до этого в положении равновесия. Период прецессии обратно пропорционален периоду вращения, а период нутации прямо пропорционален периоду вращения. Зависимость периода прецессии от периода вращения позволяет определить момент инерции вращающегося диска.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M06_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 9.9 MB


7. Вращательное движение с равномерным ускорением

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Подтверждение правильности уравнения движения Ньютона.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Для тела, которое вращается вокруг фиксированной оси с равномерным ускорением, угол поворота φ возрастает пропорционально квадрату времени t. По этому коэффициенту пропорциональности можно рассчитать угловое ускорение α, которое, в свою очередь, зависит, в соответствии с уравнением движения Ньютона, от ускоряющего крутящего момента (вращающего момента) и момента инерции твердого тела.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M07_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 9.4 MB


8. Момент инерции горизонтального стержня

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение момента инерции горизонтального стержня с прикрепленными дополнительными гирьками.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Момент инерции тела относительно его оси вращения зависит от распределения его веса по отношению к оси. Эта взаимосвязь исследуется для случая горизонтального стержня, к которому прикрепляются две дополнительные гирьки симметрично относительно оси его вращения. Стержень соединен с крутильной пружиной и период его колебаний возрастает по мере того, как увеличивается его момент инерции, который определяется дополнительными гирьками и их расстоянием от оси.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M08_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 8.8 MB


9. Определение момента инерции различных тел

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение момента инерции различных тел.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Момент инерции тела, вращающегося вокруг своей оси, зависит от того, как распределяется его масса относительно этой оси. Эта зависимость исследуется при помощи штанги с двумя гирями, которые располагаются симметрично относительно оси вращения, деревянного диска, деревянного шара, а также полого и сплошного цилиндров. Период колебаний исследуемых тел зависит от распределения массы и эффективного радиуса тела.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M09_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 8.5 MB


10. Маятник Максвелла

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Подтверждение сохранения энергии с помощью маятника Максвелла. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Диск маятника Максвелла подвешен на нитях за оба конца его оси так, что нити могут наматываться на ось диска. В ходе движения потенциальная энергия маятника переходит в кинетическую и обратно. Процесс перемещения маятника вверх и вниз повторяется до тех пор, пока потенциальная энергия, полученная за счет начальной высоты диска, не будет полностью потеряна за счет отражения и трения. В этом эксперименте фотоэлектрический световой барьер устанавливается на разных высотах так, чтобы ось диска Максвелла многократно пересекала пучок света. По времени между пересечениями пучка света можно определить мгновенную скорость маятника и по ней рассчитать его кинетическую энергию.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M010_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 8.3 MB


11. Закон Гука

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Подтверждение закона Гука для цилиндрических пружин, находящихся под напряжением. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: В любом упругом теле деформация и напряжение пропорциональны друг другу. Это соотношение открыто Робертом Гуком и часто демонстрируется с помощью цилиндрической пружины с подвешенными к ней грузами. Изменение длины пружины пропорционально силе тяжести F подвешенного груза. В этом опыте измерение выполняется на пяти разных цилиндрических пружинах. Благодаря подходящему выбору диаметра проволоки и диаметру витка значения коэффициента упругости всех пружин находятся в одном порядке величин. В каждом случае действие закона Гука будет демонстрироваться для сил, превосходящих первичное напряжение.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M011_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 8.0 MB


12. Рычаги первого и второго рода

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Проверка закона рычага.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Закон рычага следует из равновесия моментов и работает для рычагов всех трех родов. Этот закон представляет собой физическую основу всех видов механической передачи сил.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M012_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 7.9 MB


13. Параллелограмм сил

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Экспериментальное исследование векторного сложения сил.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Векторное сложение сил можно просто и наглядно представить на столе для демонстрации сил. Точка приложения трех отдельных сил в состоянии равновесия находится строго по середине стола. Величины отдельных сил определяются по подвешенным грузикам, а угол каждого из векторов силы (направление действия каждой из сил) определяется с помощью транспортира. Результат опыта можно оценить аналитически или представить графически.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M013_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 8.0 MB


14. Наклонная плоскость

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение сил, действующих на наклонной плоскости.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: При перемещении тела по наклонной плоскости нужно преодолеть не полный вес тела G , а только ту его составляющую, которая действует параллельно плоскости, F1. Тот факт, что эта составляющая меньше веса, становится более очевидным по мере уменьшения угла α наклона плоскости.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M014_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 7.9 MB


15. Статическое и динамическое трение

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение сил трения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Для того чтобы измерить динамическое трение, используется устройство для измерения силы трения. Оно состоит из подвижных полосок трения, которые вытягиваются с постоянной скоростью из-под неподвижного негладкого тела, соединенного с динамометром. Для того чтобы изменять эффективную весовую нагрузку (а следовательно, силу, действующую по нормали) неподвижного тела, необходимо установить любое значение угла наклона дорожки.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M015_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 7.6 MB


16. Определение модуля Юнга

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение деформации плоского бруса с опорами на обоих концах и определение модуля упругости. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Сопротивление плоского горизонтального бруса деформации в форме изгиба под действием внешней силы можно рассчитать математически, если степень деформации значительно меньше, чем длина бруса. Деформация пропорциональна модулю упругости E материала, из которого изготовлен брус. В этом опыте деформацию под воздействием известной силы можно измерить, а результаты измерения использовать для определения модуля упругости стали и алюминия.

Скачать
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M016_Setup.zip
Сжатый архив в Zip формате 7.6 MB