Содержание
- 2. Все задачи в предлагаемой презентации - авторские
- 3. Полезные сайты Олимпиадная школа МФТИ, курс «Экспериментальная физика»: http://edu-homelab.ru Международная олимпиада по экспериментальной физике (IEPhO): http://iepho.com
- 4. Обработка результатов, графики Все графики оформлены с помощью программы SciDavis http://scidavis.sourceforge.net
- 5. Наши планы IEPhO-4 (2016 г.) Неваляшка Лестница Лягушка Зубочистка Слинки (Slinky) IEPhO-3 (2015 г.) Удельное сопротивление
- 6. Неваляшка, IEPhO-4 (8, 9 классы)
- 7. Оборудование Неваляшка деревянная линейка 50 см кусок пластилина карандаш (ручка) лист бумаги
- 8. Задание С помощью имеющегося оборудования определите как можно точнее высоту центра тяжести h неваляшки относительно уровня
- 9. Решение. Шаг № 1 По длине окружности C = 283 мм (Неваляшку оборачиваем бумагой) определяем радиус
- 10. Шаг № 2 Подбираем кусок пластилина такой массы m, чтобы ось Неваляшки расположилась горизонтально. Из условия
- 11. Шаг № 3 Уравновешиваем Неваляшку на «рычажных весах», изготовленных из линейки (рычаг) и карандаша (опора). Из
- 12. Шаг № 4 Отношение масс линейки и пластилина находим, уравновесив пластилин линейкой. Из уравнения моментов: mл/m
- 13. Заключительный шаг (без картинки) Центр масс Неваляшки расположен на Δℓ = m/M b = 0,102*100 =
- 14. Лестница из линеек, IEPhO-4 (9, 10 классы)
- 15. Оборудование 11 деревянных линеек длиной ℓ0 = 21 см каждая, линейка 50 см
- 16. Задание Постройте ступенчатую лестницу максимальной (по горизонтали) длины из n = 2, 3, 4, …12 линеек.
- 17. Строим лестницы
- 18. Теория: Δk = ℓ0/2k; ℓТ = ℓ0 + ½ℓ0∑1/k центр масс стопки, лежащей над какой-то линейкой,
- 19. Наши линейки Δ1=0,5ℓ0/1 = 105 мм Δ2=0,5ℓ0/2 = 52,5 мм Δ3 =0,5ℓ0/3 = 35 мм Δ4=0,5ℓ0/4
- 20. 12 линеек, 240 линеек N = 12 ℓT(8)≈ ℓ = ℓ0 + Δ1 + Δ2 +
- 21. Лягушка (8, 9 классы) Оборудование: кистевой эспандер из мягкой резины («лягушка»), полиэтилен, дощечка, линейка Задание: определите
- 22. Решение: коэффициент трения полиэтилена μп Кладём «Лягушку» на полиэтилен и по критическому углу определяем коэффициент трения:
- 23. Решение: коэффициент трения «лягушки» μл Переворачиваем «установку» и по крит. углу находим коэффициент трения дощечки по
- 24. Определение числа π вероятностным методом (11 класс) Случайность – форма проявления закономерности
- 25. Задача Бюффона о бросании иглы (1777 г.) Французский натурфилософ и естествоиспытатель Иностранный член Российской Академии наук
- 26. Оборудование 10 зубочисток лист бумаги с параллельными линиями. Расстояние между линиями равно длине зубочистки ℓ0
- 27. Задание Экспериментально исследовать закон распределения w(n) случайной величины n, где n – число пересечений зубочисток с
- 28. Причём здесь π? (теория) Вероятность пересечь линию для зубочистки, образующей угол φ (в интервале dφ) с
- 29. Как проводим опыт Одновременно бросаем с высоты ~ 15-20 см n0 = 10 зубочисток и подсчитываем
- 30. Таблица для построения гистограммы
- 31. Гистограмма
- 32. Считаем среднее nср nср = ∑ni/N = ∑mnn/N = 6,325
- 33. Погрешность среднего σ
- 34. n2ср = ?
- 35. Результат: wтеор = 2/π π = 2/ wэкс = 3,16 ± 0,13 (επ = 4 %)
- 36. Изучение упругих свойств пластиковой пружины Слинки (Slinky) Цель работы: изучение упругих свойств пластиковой пружины Слинки; исследование
- 37. Задание (статика) Снимите зависимость ℓ(n) длины ℓ пружины от числа n свободно свисающих витков. Для этого
- 38. ℓ(n) - теория Получим теоретическую зависимость ℓ(n), выразив ℓ через массу m0 и жёсткость k0 одного
- 39. ℓ(n) - эксперимент Из графика находим: C = m0g/2k0 = 0,08 см Определяем m0 и k0.
- 40. Задание (динамика) Снимите зависимость T(n) периода колебаний T пружины, подвешенной вертикально, от числа n колеблющихся витков.
- 41. T(n) - теория T = 2π(βm/k)1/2 = 2π(βnm0/(k0/n))1/2 = 2πn (βm0/k0)1/2 = An, где A =
- 42. T(n) - эксперимент Итак T ~ n: T = 0,044n, A = 0,044 c Находим β:
- 43. Удельное электросопротивление воздуха
- 44. Оборудование Два теннисных шарика с небольшим ушком, покрытые проводящей (графитовой) краской; пластмассовая трубка; полиэтиленовый пакет; нить;
- 45. Погрешности Оценки погрешности в этой работе не требуется
- 46. Задание С помощью имеющегося оборудования определите удельное сопротивление воздуха.
- 47. Авторское решение Удельное сопротивление можно определить по скорости уменьшения заряда шарика: q(t) = q0exp(-t/τ) τ=ρε0 –
- 48. Теория Закон Ома в дифференциальной форме: j = 1/ρ E ⇨ Заряд изменяется (убывает) со скоростью:
- 49. Эксперимент Подвешиваем шарики на длинных нитях (ℓ = 130 см). Расстояние между нитями = d (диаметр
- 50. Калибровка
- 51. Калибровка Заряжаем шарики с помощью пластмассовой палочки, наэлектризованной трением о полиэтиленовый пакет. Измеряем расстояние между нитями
- 52. Основной эксперимент Вновь заряжаем шарики так, что расстояние между нитями, отсчитанное по линейке, вновь становится равным
- 53. Результаты T1/2 ≈ 14 мин = 840 c ⇨ τ = ρε0 = T1/2/ℓn2 ⇨ ρ
- 54. Тянем резину Гук или не Гук ???
- 55. Оборудование Резиновый шнур диаметром d0 = 2,5 мм; резиновая лента (бинт); динамометр; две канцелярские клипсы; две
- 56. Оборудование (картинка)
- 57. Задание №1 Снимите зависимость относительной длины ℓ/ℓ0 резинового шнура от приложенной силы F вплоть до значений
- 58. Установка (например, вот так)
- 59. Задание № 2 Выразите коэффициент жёсткости резинового шнура через модуль Юнга и его геометрические параметры. Решение:
- 60. Задание № 3 Предполагая, что модуль Юнга и объём резины в процессе деформации не изменяются, получите
- 61. Теоретическая зависимость ℓ(F) По закону Гука для небольших деформаций: ∂ℓ/ℓ = ∂F/ES → ∂ℓ/ℓ2 = ∂F/ESℓ
- 62. Рабочая формула ℓ/ℓ0 = 1/(1 – F/ES0) – зависимость ℓ(F) при условии, что: модуль Юнга E
- 63. Задание № 4 Сравните экспериментальную зависимость с теоретической, полученной в П.3
- 64. Линеаризованный график зависимости l(F): ℓ0/ℓ = 1 – F/ES0 E = 110 H/см2
- 65. Выводы Вплоть до деформаций l/l0 ~ 2,5 модуль Юнга резины в пределах точности эксперимента является постоянной
- 66. Задание № 7 Найдите теоретическое значение коэффициента Пуассона μ, при котором объём резинового шнура при деформациях
- 67. При каких μ объём не изменяется? Для шнура цилиндрической формы длиной ℓ и диаметром d объём:
- 68. Задание № 8 Определите экспериментально коэффициент Пуассона резины, из которой изготовлен резиновый бинт
- 69. Определяем коэффициент Пуассона (установка)
- 70. Теория db/b = -μdℓ/ℓ → b(ℓ): b/b0 = -(ℓ/ℓ0)μ lnb = C – μℓnℓ → в
- 71. Результаты: коэффициент Пуассона μ ≈ 0,5
- 72. Двойной логарифмический масштаб: μ = 0,46
- 74. Скачать презентацию