МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДАРЕЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МЕХАНИКА. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Специальность 060601.65 (30.05.01) – Медицинская биохимия
Специалитет
Ставрополь
2015
Стр.1
УДК 531|537 (075.8)
ББК 22.2:22.33 я73
М 55
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Северо-Кавказского федерального
университета
Рецензенты:
канд. физ.-мат. наук, доцент А. Р. Закинян,
канд. физ.-мат. наук, доцент О. С. Копылова
М 55 Механика. Электричество: лабораторный практикум /
авт.-сост. Беджанян М. А., Гладких Д. В., Нечаева О. А.,
Куникин С. А. – Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2015. – 161 с.
Пособие разработано в соответствии с Федеральным государственным
образовательным стандартом высшего профессионального
образования и включает методические материалы для
выполнения лабораторных работ по физике, включая вопросы для
самостоятельной контролируемой работы.
Предназначено для студентов 1–2 курса, обучающихся по
специальности 060601.65 – Медицинская биохимия.
УДК 531|537 (075.8)
ББК 22.2:22.33 я73
Авторы-составители:
канд. физ.-мат. наук, доцент М. А. Беджанян,
канд. физ.-мат. наук, доцент Д. В. Гладких,
канд. физ.-мат.наук, доцент О. А. Нечаева,
канд. физ.-мат. наук, доцент С. А. Куникин
© ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский
федеральынй университет», 2015
2
Стр.2
ВВЕДЕНИЕ
Фундаментальность для медицины – залог ее сегодняшней состоятельности
и будущего развития. По-настоящему достичь цели
можно, рассматривая организм как систему и идя путем более
углубленного ее физико-химического осмысления.
Современные реалии таковы, что не понимающий основных
физических законов медицинский работник, не сможет грамотно
работать со сложнейшим диагностическим оборудованием, которое
используется на практике.
В свою очередь, научиться пользоваться приборной базой,
изучая только теоретические аспекты физики, невозможно. Устранить
разрыв между физической теорией и получить навыки работы
с реальными физическими приборами, научиться получать и анализировать
физическую информацию, призван данный лабораторный
практикум.
Целью освоения дисциплины «Механика. Электричество» является
формирование общекультурных (ОК-1) и профессиональных
(ПК-11, ПК-32) компетенций будущего специалиста по
направлению 060601.65 (30.05.01) – Медицинская биохимия.
Задачи изучения дисциплины:
– приобретение знаний о методах научного познания природы;
современной физической картине мира; свойствах вещества и
поля; основах фундаментальных физических теорий; пространственно-временных
закономерностях; динамических и статистических
законах природы; элементарных частицах и фундаментальных
взаимодействиях; строении и эволюции Вселенной;
– овладение умениями проводить наблюдения, планировать и
выполнять эксперименты, обрабатывать результаты экспериментов,
применять теоретические знания при решении задач;
– развитие творческих способностей в процессе решения физических
задач, выполнения экспериментальных заданий, подготовки
рефератов, докладов;
– воспитание убежденности о необходимости разумного использования
достижений науки и технологий для дальнейшего
развития общества; отношения к физике как элементу общечеловеческой
культуры;
3
Стр.3
– применение знаний по физике для объяснения явлений природы,
принципов работы технических устройств, самостоятельного
приобретения знаний, использования современных информационных
технологий для поиска, переработки и представления информации
по физике;
– использование приобретенных знаний и умений для решения
задач, возникающих в профессиональной деятельности.
Практикум тематически разбит на лабораторные работы,
в каждой из которых содержится цель, задания, контрольные вопросы,
образец отчетной документации, список литературы, рекомендуемой
для подготовки к сдаче теоретического материала. Пособие
содержит правила техники безопасности при работе в физической
лаборатории, а также краткое описание математических
методов обработки экспериментальных данных.
В случае проявления должного усердия пособие позволит
студенту подготовиться к выполнению лабораторной работы, сдаче
теории и защите полученных экспериментальных результатов и
выводов.
Уважаемые студенты, природа во всем ее многообразии крайне интересна!
Получайте удовольствие от познания! Применяйте полученные
знания в своей практической деятельности!
Авторы
4
Стр.4
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
МЕХАНИКА
1. ИЗУЧЕНИЕ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ
ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАШИНЕ АТВУДА
Цель – экспериментальная проверка основных уравнений и законов
поступательного движения тела на специально сконструированной
для этого лабораторной установке – машине Атвуда.
Компетенции, формируемые при выполнении работы: ОК-1,
ПК-11, ПК-32.
Теоретическая часть
Несмотря на то, что основные уравнения кинематики и динамики
прямолинейного движения имеют простую форму и не вызывают
сомнения, экспериментальная проверка этих соотношений
весьма сложна. Трудности возникают в основном по двум причинам.
Во-первых, при достаточно больших скоростях движения тел
необходимо с большой точностью измерять время их движения.
Во-вторых, в любой системе движущихся тел действуют силы трения
и сопротивления, которые трудно учесть с достаточной степенью
точности.
Определим, например, время падения тела с высоты
h 1.0м
при g равным 9.8 / 2см :
t
2h
g
2 1.0м
9.8 /v c
2 0.45c .
(1.1)
Если при выполнении эксперимента по определению g по
времени падения тела с указанной высоты допускается погрешность
в измерении времени равная 0,01 с, т. е. возможно получение
значений времени 0,46 с или 0,44 с, разброс результатов измерений
получается недопустимо большим: g = 9,4–10,3 м/ 2с . С целью
уменьшения влияния точности измерения времени на результаты
измерений можно, например, резко увеличить высоту падения. Но
при падении с больших высот достигаются большие скорости движения,
что приводит к резкому увеличению сопротивления воздуха,
которое трудно учесть.
5
Стр.5