Программный лабораторный комплекс общей физики: раздел "Механика"


17. Исследование скручивания на цилиндрических стержнях

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение коэффициента кручения и модуля сдвига.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Для деформирования твердых тел требуется приложение внешней силы. Она действует, преодолевая собственное сопротивление тела деформации, которое зависит от материала, из которого изготовлено тело, а также его геометрии и направления приложенной силы. Деформация является упругой, обратимой и пропорциональной приложенной силе до тех пор, пока эта сила не слишком велика. Одним из часто исследуемых примеров является скручивающее усилие, прилагаемое к ровному цилиндрическому стержню, который закреплен на одном конце. Сопротивление стержня деформации можно численно анализировать и определять на установке, позволяющей инициировать колебания собственно стержня и диска маятника и затем измерять период этих колебаний.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M017_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 8.3 MB


18. Вискозиметр с падающим шариком

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение динамической вязкости водного раствора глицерина. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Динамическая вязкость – это коэффициент пропорциональности импульса тела и поверхностного натяжения в жидкости, характеризует, насколько трудно телу проходить сквозь жидкость. Ее можно измерить с помощью вискозиметра с падающим шариком наподобие того, что разработан Гепплером. Можно также провести измерения в зависимости от температуры, если использовать также и циркуляционный термостат. Для измерений в этом опыте используется водный раствор глицерина. Это позволяет описать характер зависимости вязкости от температуры с помощью уравнения Андраде.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M018_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 8.4 MB


19. Поверхностное натяжение

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение поверхностного натяжения методом «разрыва».

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Чтобы определить поверхностное натяжение жидкости, кольцо с острой кромкой погружается в жидкость горизонтально и медленно вытягивается вверх, при этом измеряется сила, с которой нужно вытянуть кольцо из жидкости. Тонкий слой жидкости, который образуется на кольце, «разрывается», когда сила становится больше определенного значения. По этой силе и по длине кромки можно рассчитать поверхностное натяжение.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M019_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 7.3 MB


20. Закон Архимеда

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Определение зависимости выталкивающей силы от глубины погружения. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Закон Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость, действует сила, направленная вверх (выталкивающая сила, или сила Архимеда), FG. Величина этой силы равна силе тяжести вытесненной жидкости. В случае тел правильной формы, погруженных в жидкость, выталкивающая сила пропорциональна глубине h, на которую погружено тело, пока эта глубина меньше высоты H самого тела.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M020_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 7.4 MB


21. Гармоническое колебание подвесного маятника

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение периода колебаний подвесного маятника с грузами различной массы. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Период колебаний T подвесного маятника зависит от длины нити маятника L, но не зависит от массы груза m. Это проверяется рядом измерений, при которых период колебаний такого маятника измеряется с помощью фотоэлектрического датчика, подключенного к цифровому счетчику.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M021_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 8.3 MB


22. Эллиптическое колебание подвесного маятника

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Описание эллиптических колебаний подвесного маятника как суперпозиции двух составляющих, перпендикулярных друг другу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: В зависимости от начальных условий, соответствующий подвесной маятник будет колебаться таким образом, что его груз будет описывать эллипс при небольших отклонениях маятника от положения покоя. Если это движение разложить на две перпендикулярные составляющие, между этими составляющими будет наблюдаться разность фаз. В данном опыте исследуется эта взаимосвязь путем измерения колебаний с помощью двух перпендикулярно установленных динамических датчиков силы. Затем оцениваются амплитуды этих составляющих и разность их фаз.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M022_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 9.0 MB


23. Маятник с переменным g

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение зависимости периода колеблющегося маятника от эффективной составляющей ускорения свободного падения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Период маятника удлиняется при отклонении его оси от горизонтали, поскольку эффективная составляющая ускорения свободного падения уменьшается.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M023_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 8.7 MB


24. Оборотный маятник Катера

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Вычисление локального ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Оборотный маятник – это специальная форма физического маятника. Он в состоянии колебаться относительно одной из двух точек подвеса и может быть настроен так, что период колебаний будет одинаков для обеих этих точек. Уменьшение длины маятника при этом соответствует расстоянию между двумя точками подвеса. Это облегчает определение локального ускорения свободного падения по периоду колебаний и уменьшенной длине маятника. Согласование оборотного маятника достигается за счет перемещения груза между точками подвеса в зависимости от обстоятельств в то время, когда больший противовес за пределами этой длины будет оставаться фиксированным.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M024_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 9.3 MB


25. Простые гармонические колебания

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение колебаний пружинного маятника с помощью ультразвукового датчика движения. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Колебания пружинного маятника представляют собой классический пример простых гармонических колебаний. В этом опыте такие колебания регистрируются с помощью ультразвукового датчика движения, который определяет расстояние до подвешенного грузика маятника.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M025_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 9.0 MB


26. Крутильный маятник Поля

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение и анализ простых гармонических крутильных колебаний. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Колесо Поля, или крутильный (вращательный) маятник, позволяет исследовать простое гармоническое крутильное колебание. Единственными силами, действующими на колесо, являются возвращающий крутящий момент, создаваемый спиральной пружиной, и затухающий крутящий момент, создаваемый тормозом на вихревых токах с регулируемой силой тока. Этот опыт демонстрирует, что период колебаний не зависит от начального отклонения из положения равновесия или начальной скорости и позволяет проанализировать амплитуды колебаний.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M026_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 9.8 MB


27. Вынужденные гармонические крутильные колебания

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение и анализ вынужденных гармонических крутильных колебаний. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Колесо Поля, или крутильный (вращательный) маятник, позволяет исследовать вынужденное гармоническое крутильное колебание. Для этого колебательная система подключается к системе возбуждения, которая приводится в действие электродвигателем постоянного тока с регулируемой скоростью, так что возвратная пружина периодически растягивается и сжимается. В этом опыте измеряется зависимость амплитуды от частоты возбуждения при различных степенях затухания и наблюдается фазовый сдвиг между возбуждением и фактическим колебанием.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M027_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 11.9 MB


28. Связанные колебания

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Запись и оценка колебаний двух одинаковых связанных маятников. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Колебания двух одинаковых связанных маятников отличаются периодом колебаний и периодом биения. Период биения – это интервал между двумя моментами времени, когда один маятник отклоняется на свою максимальную амплитуду. Обе величины можно рассчитать по собственным периодам колебаний связанных маятников, когда колебания происходят в фазе и в противофазе.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M028_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 8.8 MB


29. Механические волны

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Исследование стоячих волн в натянутой веревке.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: К примерам систем, в которых возникают механические волны, относятся растягиваемая цилиндрическая пружина, где возникают продольные волны, и натянутая веревка, где возникают поперечные волны. В любом случае стоячие волны установятся, если один конец системы, где они распространяются, закрепить неподвижно. Это происходит потому, что падающая волна и отраженная от точки крепления волна имеют одинаковые амплитуды и налагаются друг на друга. Если закрепить и другой конец, волны смогут распространяться только при выполнении условий резонанса. В этом опыте веревка закрепляется на одном из своих концов. Другой конец, на расстоянии L от точки неподвижного крепления, крепится к генератору вибрации, в котором генератор сигналов различной формы используется для возбуждения колебаний малой амплитуды с изменяемой частотой f. В той или иной степени этот конец также можно рассматривать как закрепленную точку. Собственная частота вибрации измеряется по количеству узлов стоячей волны. Затем по этим данным можно рассчитать скорость распространения волны.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M029_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 7.6 MB


30. Скорость звука в воздухе

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Измерение времени распространения звуковых импульсов в трубке Кундта. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Звуковые волны в газах являются продольными. В этом случае групповая скорость равна фазовой скорости. В этом опыте мы проведем измерение времени распространения звукового импульса между двумя акустическими зондами в трубке Кундта и используем результат для расчета скорости звука. Зависимость скорости звука от температуры исследуется в диапазоне от комнатной температуры до 50°C. Результат измерения согласуется с результатом, полученным Лапласом.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M030_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 8.9 MB


31. Исследование стоячих звуковых волн в трубке Кундта

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Возбуждение и измерение стоячих звуковых волн в трубке Кундта. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Звуковые волны в газах являются продольными. Групповая скорость волны равна фазовой скорости. В этом опыте в трубке Кундта, закрытой с обоих концов, возбуждается стоячая волна. Измеряется зависимость основной частоты от длины трубки, а также измеряются частоты основных колебаний и обертона для фиксированной длины трубки.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M031_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 9.2 MB


32. Распространение звука в стержнях

ЦЕЛЬ ОПЫТА: Исследование продольных звуковых волн в цилиндрических стержнях и определение скорости распространения продольных звуковых волн.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Звуковые волны в твердых телах могут распространяться в виде продольных, поперечных волн, волн сжатия-расширения или волн изгиба. Упругие продольные волны распространяются по стержню посредством периодической последовательности сжатий и растяжений по длине стержня. Если диаметр стержня мал по сравнению с его длиной, скорость распространения зависит только от модуля упругости и плотности материала. В этом опыте скорость определяется по времени, за которое звуковые импульсы проходят через стержень.

Download
Условно-бесплатная windows-версия
VirtLab_M032_Setup.zip
Compressed Archive in ZIP Format 8.5 MB