ЛР по физике 2

Решаем на заказ! ЛР по физике 2

Заказать работу
Узнать стоимость

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЙ

 

 Работы ЛЮБОЙ сложности по ФИЗИКЕ, для заказа -- контакты в шапке сайта.

Лабораторная работа № 2

ИЗУЧЕНИЕ УПРУГОГО ЦЕНТРАЛЬНОГО УДАРА ШАРОВ

Цель работы: проверить закон сохранения импульса на примере упругого соударения двух шаров, подвешенных на нитях; определить среднюю силу удара. 

Оборудование: прибор для исследования столкновения шаров. 

Основные теоретические сведения

Удар - столкновение двух или более тел, при котором взаимодействие длится очень короткое время. Удар сопровождается деформациями (изменением формы и размеров) взаимодействующих тел, в результате которых возникают столь значительные внутренние силы, что роль всех постоянно действующих внешних сил можно считать ничтожной. Поэтому соударяющиеся тела можно рассматривать как замкнутую систему и применять к ней законы сохранения.

Удар называется центральным, если скорости тел до удара направлены вдоль прямой линии, проходящей через их центры масс. Для простоты будем рассматривать только центральные абсолютно упругие и абсолютно неупругие удары.

Абсолютно упругий удар – столкновение двух тел, в результате которого в обоих взаимодействующих телах не остаётся никаких деформаций, и вся кинетическая энергия, которой обладали тела до удара, после удара снова превращается в кинетическую энергию. 

К абсолютно упругому удару применимы 

- закон сохранения количества движения (импульса): 

, (кг∙м)/с

где pi = mi ∙vi – импульсы тел, входящих в систему; 

mi – массы тел, входящих в систему; 

vi – скорости тел, входящих в систему. 

- и закон сохранения энергии: 

где Eк,1 , Eк,2кинетические энергии системы до и после удара; 

Eп,1 , Eп,2потенциальные энергии системы до и после удара; 


Обоснование метода

Эксперимент заключается в определении импульсов (количества движения) шаров до и после столкновения и в сравнении полученных результатов. Для упрощения задачи будем рассматривать упругий центральный удар шаров одинаковой массы m1 = m2 = m (рис. 1б).

а) – Конечное состояние         б) – Начальное состояние

Рис. 1 –Состояние системы

Количество движения шаров до столкновения (при покоящемся ударяемом шаре 2) определяется по формуле: 

.

При упругом соударении двух шаров одинаковой массы они обмениваются скоростями, поэтому если до взаимодействия шар 2 покоился, то после соударения он приобретёт скорость шара 1, а сам шар 1 остановится. Импульс системы после столкновения (рис. 1а): 

.

Считая, что в течение времени соударения τ на шар действует некоторая постоянная средняя сила F, в соответствии со вторым законом Ньютона запишем: 

Откуда : 

.

где τ  – время соударения; 

α – угол отклонения ударяющего шара; 

Порядок выполнения работы

1. Перед началом измерений проверили готовность прибора к работе. При этом необходимо соблюдение следующих условий:

- шары чуть соприкасаются и находятся на одном уровне;

- указатели подвесов шаров показывают нули на шкалах; 

- электромагнит на высоте, где его ось - продолжение черты на шаре при его поднесении к электромагниту.

2. Составили таблицу для записи результатов измерений: 

α,º

α',º

τ, 10-6 с

p,кг∙м/c

p’,кг∙м/c

F, Н

ΔF

EF,%

γ,%

8.75

1

7

138

0.06420

0.05138

465.2189

6.218

1.34%

19.97%

9

2

7.5

167

0.06603

0.05504

395.3939

12.024

3.04%

16.64%

8.5

3

7

181

0.06237

0.05138

344.5819

14.395

4.18%

17.62%

8.75

4

7.5

197

0.06420

0.05504

325.8894

4.356

1.34%

14.26%

9

5

7

129

0.06603

0.05138

511.8665

15.566

3.04%

22.19%

8.80

Среднее

7.20

162.40

0.06457

0.05284

408.590

10.512

 

 

3. Включили установку в сеть.

4. Отжали кнопку «пуск» и нажали кнопку «сброс». Фиксируем ударяющий шар электромагнитом, значение угла α занесли в таблицу. 

5. Нажав кнопку «пуск» и отметили угол отклонения ударяемого шара. Занесли время соударения в таблицу. Измерения повторили пять раз.

6. Выключили установку.

Обработка результатов измерений

1. Рассчитали p , p’, F, приняв: 

m=0,19 кг, l=0,5 м, 

Δm=0,1∙10-3 кг, Δl=1∙10-3 м, Δτ=1∙10-6 с.: 

2. Для каждого опыта рассчитали относительную погрешность косвенного измерения силы удара по формуле: 

и, на её основе, абсолютную погрешность:  , Н

3. Рассчитываем точность выполнения закона сохранения импульса: 

, Н

4. Нашли средние значения расчётных величин: 

, кг∙м/c

, кг∙м/c

, Н

, Н

5. Результат запишем в виде: 

, Н.

6. Вывод о справедливости закона сохранения импульса: 

В чисто демонстрационных целях можно считать, что закон сохранения импульса выполняется при центральном ударе двух металлических шаров друг о друга. 

Однако, расчёты показывают, что потери энергии на деформацию соударяющихся стальных тел достаточно высоки, что бы их можно было игнорировать. 




Содержание:


Заказать диплом


Математика
MATLAB
СМО и GPSS
Экономика
Физика
Cопромат и теормех
Бухучет
Карта сайта

РЕШИТЬ-МАТЕМАТИКУ.РФ

Помощь на экзаменах по математике, срочное решение задач! КРУГЛОСУТОЧНАЯ консультация.