Порядок выполнения работы

1. Установить правую шкалу 7 так, чтобы положение острого указателя правого шара, находящегося в покое, соответствовало положению нуля шкалы. Левую шкалу 6 тоже установить так, чтобы положение нуля шкалы соответствовало положению острого указателя левого шара, находящегося в покое (рис.3).

2. Измерить длину подвеса  (от центра шара до точки подвеса). Записать в табл.1 длину подвеса  и массы шаров m.

3. Включить в сеть шнур питания секундомера и нажать на кнопку “сеть”, расположенную на его панели. При этом должны загореться лампочки цифрового индикатора.

4. Установить электромагнит в заданное положение. Каждому положению электромагнита соответствует начальное отклонение правого шара – угол a₀₁.

5. Оставляя левый шар в положении равновесия, правый шар отклонить на угол до соприкосновения с электромагнитом (рис.4).

6. Записать показание a₀₁ в табл.1.

7. Нажать кнопку сброс. При этом на лампочках цифрового индикатора должны загореться цифры "0".

8. Убедившись, что левый шар находится в состоянии покоя, нажать

на кнопку «пуск». При этом произойдет соударение шаров. После соударения поймать левый шар за указатель в положении его максимального отклонения (рис.5). Удерживая рукой левый шар, заметить угол a₁ максимального отклонения правого шара после удара. Записать в табл.1 максимальные углы отклонения a₁ и a₂ правого и левого шаров после соударения. Записать время соударения t, показываемое на цифровом индикаторе секундомера.

Рис.3              Рис.4       Рис.5

 

9. Повторить измерения по пп.5-8 три раза при одном и том же положении электромагнита. Записать показания в табл.1.

10. Найти средние значения времени соударения и углов отклонения шаров.

11. Измерить t, a₀₁, a₁, a₂ (пп.4-10) при двух других положениях электромагнита, меняя положения угла a₀₁ в пределах от 8 до 14 градусов. Результаты измерений занести в табл.1.

                                                                                                 

Таблица 1

№ п.п	a01, град	a1, град	a2, град	t, 10-6 с	u01, м/c	u1, м/c	u2, м/c
1
2
3
среднее
1
2
3
среднее
1
2
3
среднее
0,45 м                                                  0,105 кг

 

12. Выключить электропитание секундомера, нажав кнопку "сеть".

13. Определить по формулам (1) и (2) скорости u₀₁, u₁, u₂. Проверить, удовлетворяют ли они закону сохранения импульса (3).

14. По формуле (7) определить коэффициент k_c восстановления скорости.

15. По формуле (8) определить коэффициент k_э восстановления энергии.

16. Определить среднюю силу F удара по формуле (9) для трех различных значений угла a₀₁.

17. Результаты расчетов (пп.13-16) занести в табл. 2.

18. Построить график зависимости силы удара  от относительной скорости  сталкивающихся шаров:

.

19. Построить график зависимости времени t соударения от относительной скорости  сталкивающихся шаров:

.

 

                                                                                                     Таблица 2

№ п.п	м/c	P0, кгм/с	kc	kэ	F, н	P1, кгм/с
1
2
3

 

20. Рассчитать импульс системы шаров до удара    и импульс системы шаров после удара  по следующим формулам:  

и .                         (10)

  21.Результаты расчетов занести в табл. 2.

22. Сравнить  и . Определить относительное отклонение импульса по формуле: 

.                                               (11)

23. Оценить ошибку измерений скорости шаров (для одного случая) по формулам:

,                               (12)

 

.                               (13)

24. Вычислить погрешность средней силы удара (для одного случая):

 

,                                      (14)

.                                     (15)

 

Погрешности измерений массы, времени соударения, длины повеса шаров принять равными:

 ,  , , .

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Для допуска к работе

1. Какой вид удара изучается в данной работе?

2. Опишите устройство и назначение установки.

3. Объясните методику исследования удара в данной работе.

4. Дайте определение физических величин, характеризующих удар.

5.Сформулируйте законы сохранения, которые выполняются для абсолютно упругого удара.

6.Сформулируйте законы сохранения, которые выполняются для абсолютно неупругого удара.

         

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Для сдачи работы

1. Что называется ударом? Линией удара?

2. Какой удар называется абсолютно упругим? Абсолютно неупругим?

3. Какие законы сохранения выполняются при абсолютно упругом ударе? При абсолютно неупругом ударе? Сформулировать эти законы.

4. Что характеризует коэффициент восстановления скорости? Энергии?

5. Как определить среднюю силу центрального упругого удара?

6. Какой удар называется прямым центральным ударом?

7. Вывести формулы для скоростей шаров после абсолютно упругого прямого центрального соударения и абсолютно неупругого соударения, если известны массы шаров  и  их скорости    до соударений.