Лабораторная работа №2 упругое и неупругое соударение шаров. Закон сохранения импульса алматы 2023 Лабораторная работа №2

жүктеу 295,02 Kb.

бет	2/3
Дата	20.10.2023
өлшемі	295,02 Kb.
	#43949
түрі	Лабораторная работа

1 2 3

ЛР 2Упругое и неупругое соударение шаров

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

2 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Основной частью установки является юстируемая станина 4 (рисунок 1) с закреплённой на ней трубой 9. В вершине трубы установлена основа 1 с устройством подвески шаров.

Рисунок 1.

Винты 7 этого устройства позволяют регулировать межцентровое положение висящих на нитях 2 шаров 10. На станине 4 закреплён транспортир 5 для измерения углов отклонения шаров. Цена деления шкалы транспортира 0,5 град. В транспортире имеется фрезерованный паз для регулировки размещения на нём электромагнитного стопора 6. Положение стопора на транспортире можно фиксировать гайкой 11. Электромагнитный стопор и контакты устройства подвески шаров подключены к микросекундомеру 8.

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Для выполнения условия прямого центрального упругого удара шары должны быть подвешены строго вертикально на нитях одинаковой длины. Для этого на этапе предварительной юстировки винтами 7 установки необходимо совместить в равновесном положении центры шаров, обратив внимание на углы отклонения по вертикали на транспортире.

Отвести правый шар на некоторый угол. При включённом электромагните он удерживается в этом положении (рисунок 2).
Можно определить высоту поднятия h шара m₁ по вертикали от равновесного положения
. (15)

Рисунок 2.

После включения кнопки «Пуск» на микросекундомере шар приходит в движение, его потенциальная энергия переходит в кинетическую. При прохождении положения равновесия, т.е. в момент начала удара, его скорость

, (16)
а кинетическая энергия становится равной изменению потенциальной энергии шара 1
. (17)

Часть этой энергии передаётся шару 2.

Её можно оценить, измерив угол отклонения этого шара после соударения,
. (18)
При этом его скорость
. (19)
Тогда для нашего случая m₁=m₂ коэффициент восстановления энергии Kпосле упругого удара

. (20)

Рисунок 3.

Случай неупругого удара: Эксперимент выполняется аналогичным способом, с той разницей, что после отклонения шара 1 на электромагнит к его ударяющей поверхности надо прилепить кусочек пластилина. После удара шары двигаются вместе и отклоняют нить на угол (см. рис.4).

Рисунок 4.

Энергия, сообщаемая шаром 1 шару 2, рассчитывается по формуле (18).

Изменение энергии при отклонении нити на угол после неупругого удара соответственно равно
. (21)
Тогда для нашего случая m₁=m₂ коэффициент восстановления энергии К равен
. (22)
Измерение времени соударения шаров t_c:
Настоящая установка позволяет определять время соударения шаров при упругом ударе.
С момента соприкосновения шаров начинается процесс их деформирования. Точка соприкосновения переходит в круглую площадку, при этом кинетическая энергия переходит в энергию упругой деформации. Возникают упругие силы, которые достигают наибольшей величины в момент наибольшего сжатия шаров. Затем идёт обратный процесс перехода потенциальной энергии деформации в кинетическую энергию движения, заканчивающийся в момент расхождения шаров. Все эти процессы происходят на очень малом промежутке времени - времени соударения.
Предварительные эксперименты показывают, что время соударения зависит от начального угла отклонения первого шара или от скорости при соударении шаров.
Представляет интерес установить характер зависимости времени соударения от скорости. Эта зависимость нелинейная, но если построить эту зависимость в логарифмических координатах, то она окажется линейной
.

жүктеу 295,02 Kb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3