Logo
Logo

Трение в упругом контакте

A1  0.10 Укажите размерность модуля Юнга $E$ и коэффициента Пуассона $\nu$.

1 Указана размерность модуля Юнга:
\[ [E] = Па\]
0.05
2 Указана размерность коэффициента Пуассона:
\[ [\nu] = 1\]
0.05
A2  0.50 Выразите значение $p_0$ через $F$ и $a$.

1
\[\mathrm{d}F = 2\pi r\cdot p(r)\mathrm{d}r\]
0.10
2 \[F = \int\limits_0^a 2\pi r p_0\sqrt{1-\dfrac{r^2}{a^2}}\mathrm{d}r\] 0.10
3 Правильно вычислен интеграл:
\[F = \dfrac{2}{3} \pi p_0 a^2\]
0.10
4 Ответ:
\[p_0 = \dfrac{3F}{2\pi a^2}\]
0.20
A3  0.40 Найдите момент силы сухого трения $M$ относительно оси вращения. Выразите ответ через $F$, $R$, $\mu$, $E$, $\nu$ и численную константу $J$, задающуюся выражением
\[J=\int\limits_0^1 u^2 \sqrt{1-u^2} du\]

1 \[\mathrm{d}M = \mu\cdot 2\pi r^2\cdot p(r)\mathrm{d}r \]

Примечание: если здесь потерян какой-либо постоянный множитель, например $\mu$, то А3.2 и А3.3 оцениваются с учетом этой ошибки

0.10
2 Правильно вычислен интеграл: \[M = 2\pi a^3 p_0 \mu J\] 0.10
3 Верно подставлено $p_0$:
\[M = 3Fa\mu J\]
0.05
4 Верно подставлено $a = \sqrt[3]{\frac{3FR(1-\nu^2)}{4E}}$ из формулы Герца и получен ответ: \[M = 3 \sqrt[3]{\frac{3R(1-\nu^2)}{4E}} \mu J F^{4/3}\]

Примечание: Ответ, выраженный через другие величины, не оценивается.

0.15
A4  0.50 Получите явный вид функции $J(x)$, задающейся выражением
\[J(x) = \int\limits_0^x u^2 \sqrt{1-u^2} du.\]

Примечание: если у вас не получилось найти явный вид $J(x)$, то вы можете использовать $J(1)=\pi/16$.

1 Найдено слагаемое $\dfrac{\arcsin x}{8}$ 0.25
2 Найдено слагаемое $-\dfrac{\sin(4\arcsin x)}{32}$ или $-\dfrac{x\sqrt{1-x^2}(1-2x^2)}{8}$ 0.25
3 Не сделана обратная замена переменных к $x$ в любом из слагаемых или неправильный знак у слагаемых -0.20
B1  0.50 С помощью осциллографа измерьте последовательность времен $t_i$ прохождения черной полосы над фотодиодом.

В последовательности должно быть не менее $15$ времен!

1 Отсчет идет с $t=0$ или указано начальное $t$. 0.05
2 Сделаны измерения номера прохождения $i$ и соответствующего времени $t_i$ 15 × 0.03
B2  0.50 Постройте график зависимости $t_i$ от $i$ в таких координатах, чтобы он был линейным. Найдите параметры прямой.

1 Предложена верная линеаризация, например $i/t_i$ от $t_i$ 0.10
2 Пересчет точек 15 × 0.01
3 Точки нанесены на график 0.05
4 График корректно оформлен (оси подписаны и пронумерованы, выбран корректный масштаб) 0.05
7 Найден угловой коэффициент проведенной прямой. 0.15
B3  0.30 В листе ответов укажите галочками, при каких из указанных комбинаций вращение волчка будет устойчивым.

1 Выбрана верная комбинация a 0.06
2 Выбрана верная комбинация b 0.06
3 Выбрана верная комбинация c 0.06
4 Выбрана верная комбинация e 0.06
5 Выбрана верная комбинация f 0.06
6 Выбрана неверная комбинация d

Примечание: минимальный балл за пункт 0

-0.10
B4  3.00 Для 6-ти разных устойчивых комбинаций гаек и болтов, прикрученных к насадке, проведите измерения, аналогичные пункту B1. Изобразите использованные комбинации тем способом, который предложен в условии.

Примечание: измерения полностью аналогичны части B1, т.е. насадка без болтов и гаек НЕ считаются за комбинацию. Комбинации, которые не различаются с точки зрения динамики, считаются за одну.

1 Сделаны измерения номера прохождения $i$ и соответствующего времени $t_i$ для комбинации 1 15 × 0.03
2 Сделаны измерения номера прохождения $i$ и соответствующего времени $t_i$ для комбинации 2 15 × 0.03
3 Сделаны измерения номера прохождения $i$ и соответствующего времени $t_i$ для комбинации 3 15 × 0.03
4 Сделаны измерения номера прохождения $i$ и соответствующего времени $t_i$ для комбинации 4 15 × 0.03
5 Сделаны измерения номера прохождения $i$ и соответствующего времени $t_i$ для комбинации 5 15 × 0.03
6 Сделаны измерения номера прохождения $i$ и соответствующего времени $t_i$ для комбинации 6 15 × 0.03
7 Отсчет идет с $t=0$ или указано начальное $t$ для всех комбинаций. 6 × 0.05
B5  0.30 Используя метод наименьших квадратов, проведите анализ зависимостей, полученных в предыдущем пункте, аналогичный вашему решению пункта B2.

1 Получены угловые коэффициенты прямых 6 × 0.05
B6  0.40 На основе результатов пунктов B2 и B5 постройте линеаризованный график, позволяющий найти модуль Юнга $E$ полибутадиенового каучука.

1 Найдены моменты инерции для каждой комбинации 7 × 0.03
2 Найдены массы для каждой комбинации 7 × 0.01
3 Предложена верная линеаризации, например $I\varepsilon$ от $m^{4/3}$ 0.05
4 Точки нанесены график ($\geq$ 3 точек) 0.07
5 График некорректно оформлен (некорректно подписаны или пронумерованы оси, выбран некорректный масштаб) -0.05
B7  0.50 Найдите модуль Юнга $E$ полибутадиенового каучука.

1 Найден угловой коэффициент линеризованного графика 0.15
2 Связь углового коэффициента графика и модуля Юнга:
\[k= 3 \sqrt[3]{\frac{3R(1-\nu^2)}{4E}} \mu J g^{4/3}\]
0.10
3 Получен модуль Юнга $E\in [50;150]~МПа$ 0.25