Лабораторная работа №1 Исследование движения тела под действием постоянной силы (стр. 2 )

При соударении тела в большей либо меньшей мере деформируются.

Абсолютно неупругим считается удар, после которого тела сохраняют деформацию и не восстанавливают первоначальную геометрическую форму. При этом кинетическая энергия тел частично или полностью превращается во внутреннюю энергию. После удара тела движутся с одинаковой скоростью (т. е. как одно тело) либо покоятся. При неупругом ударе выполняется только закон сохранения импульса, а закон сохранения механической энергии не выполняется, т. к. механическая энергия переходит во внутреннюю.

Абсолютно упругим называется такой удар, после которого тела восстанавливают первоначальную геометрическую форму и при котором деформация тел полностью исчезает. При абсолютно упругом ударе выполняются законы сохранения импульса и механической энергии. Ниже проверяем эти законы на опыте для упругих ударов.

Описание рабочей установки и метода измерений

При абсолютно упругом ударе выполняются законы сохранения импульса и механической энергии. Ниже проверяем эти законы на опыте для упругих ударов.

Экспериментальные измерения импульса и механической энергии проводятся на установке FРМ-08, схема которой приведена на рис.1. Конструкция установки предусматривает возможность укрепления на длинных нитях металлических шаров 1 и 2. Стержни, на которых фиксируются шары, имеют заостренные концы, которые служат указателями для определения угла отклонения нити подвеса. Отсчет угла отклонения производится по шкалам 3 и 4. Один из шаров можно фиксировать в отклоненном положении с помощью электромагнита 5.

Метод измерения импульса и кинетической энергии шаров до и после удара основывается на использовании закона сохранения механической энергии. Масса шаров измеряется взвешиванием на аналитических весах. Скорости же шаров в моменты времени непосредственно перед и после удара можно определить по углу отклонения нити подвеса. Действительно, в положении максимального отклонения полная энергия шара равна потенциальной энергии , где – масса шара, – ускорение свободного падения, – высота поднятия центра масс шара над уровнем положения равновесия (см. рис.2).

Потенциальная энергия шара в нижней точке положения равновесия переходит в кинетическую энергию тогда

Таким образом

Высоту можно найти, зная угол отклонения нити подвеса α и длину подвеса .

Из чертежа на рис.1 видно, что

поэтому:

Рис. 2

Определяем импульсы шаров до

и после соударения

а так же кинетические энергии шаров до соударения

и после

.

где -скорость 1 шара до удара, - скорость шара 1 после удара, -скорость шара 2 после удара.

При выполнении законов сохранения и .

Ход работы

1. Провел(а)  корректировку осевой установки шаров.

2. Измерил(а)  длину нитей от точки подвеса до метки на середине шаров.

3. Ослабив фиксирующие гайки, установил(а) шкалы 3,4 таким образом, чтобы указатели подвесов занимали на шкалах нулевое положение, затянул(а) фиксирующие гайки.

4. Нажал(а) клавишу «СЕТЬ».

5. Отжал(а) клавишу «ПУСК».

6. Правый шар отодвинул(а)  в сторону электромагнита и блокировал(а) его в этом положении, записал(а)  значение угла отклонения подвеса правого шара от вертикали α.

7. Нажал(а)  клавишу «СБРОС».

8. Нажал(а)  клавишу «ПУСК».

9. После столкновения шаров измерил(а)  по шкале углы отклонения шаров .

10. Измерения  повторил  3 раза.

11. Взвесил(а)  шары на  весах.

12. Вычислил(а)  среднее значение <> и<>.

13. По формуле (8) вычислил(а)  скорости шаров до и после соударения

14. Результаты занес(ла)  в таблицу:

15. Поставив средние значения скорости шаров <х>, <u1> и <u2>  в  (9 – 12),  вычислил(а)  сумму импульсов и кинетическую энергию до и после ударов. Затем сравнил(а)  их значения.

16. Рассчитал(а)  относительную погрешность  формуле .

Таблица результатов

m1

m2

l

α

α1/

α2/

<α1/>

<α2/>

х

u’1

u’2

p

p/

EK

ER/

E

кг

кг

м

град

град

град

град

град

м/с

м/с

м/с

кг⋅м/с

кг⋅м/с

Дж

Дж

%

Вывод:________________________________________________________________________________________________________

  _______________________________________________________________________

  _______________________________________________________________________

  _______________________________________________________________________

Вопросы для защиты работы

1. Изложить цель работы.

2. Опишите рабочую установку и ход эксперимента.

3. Поясните смысл и метод определения всех величин, вносимых в таблицу.

Образовательная организация	БОУ  ОО  СПО  « Ливенский  строительный  техникум »	Роспись
Выполнил(а)	студент ___  группы № ____  курс  ___	Дата
Специальность ( профессия)
Проверил	Преподаватель	Дата
Учебная дисциплина	Физика

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  № 3

Сохранение  механической  энергии  при  движении  тела

под  действием  силы  упругости  и  силы  трения

Цель работы:

  исследовать явление превращения потенциальной энергии упругой

  деформации пружины в кинетическую энергию поступательного

  движения тела.

Оборудование:  два штатива, динамометр, шар с отверстием, нить, линейка,

  белая и копировальная бумага, весы, гири.

Теоретическая  часть

По закону сохранения и превращения механической энергии при любых взаимодействиях тел силами всемирного тяготения и упругости механическая энергия системы тел не изменяется.

Поэтому если скорость некоторого тела изменяется под действием пружины, то изменение кинетической энергии тела ∆Еk  должно быть равно изменению потенциальной энергии пружины с противоположным знаком:  ∆Еk = - ∆Ер,  ∆Еk  + ∆Ер = 0.

Если пружина жесткостью k  имеет деформацию  х, то ее потенциальная энергия упругой деформации равна : Ер =.