Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

t a _ЭКС а_ТЕОР t a _ЭКС а_ТЕОР t a _ЭКС а_ТЕОР

с м/с² м/с² c м/с² м/с² c м/с² м/с²

Ср.

зн.

б) равномерное движение

1. Поднять правый цилиндр системы так, чтобы нижнее основание цилиндра совпадало с риской на верхнем неподвижном кронштейне .

2. Поместить перегрузок в виде кольца на правый цилиндр, зафиксировать положение нажатием клавиши "пуск".

3. Значение массы системы и массы перегрузка занести в таблицу 2.

4. Измерить расстояние х₁ между рисками верхнего неподвижного и подвижного кронштейнов.

5. Расстояние х взять из первого опыта.

6. Значения х и х₁ занести в таблицу 2.

7. Нажать клавишу "пуск".

8. С табло секундомера снять показание времени движения грузов на участке х - участок с постоянной скоростью движения. Значение времени занести в таблицу 2.

1. Эксперимент повторить три раза.

Таблица 2

х= м, х₁= м

m= кг, m= кг

№ п/п

t, c v_ЭКС, м/c v_ТЕОР, м/c

1

2

3

Cреднее значение

3.3. Обработка результатов эксперимента

Проверка формул для равномерного прямолинейного движения

1. Пользуясь данными таблицы 2, вычислить значения скорости равномерного движения системы v_ЭКС по формуле (9).

2. Пользуясь данными таблицы 2, вычислить значения скорости v_ТЕОР по (8), где х=х₁ .

3. Вычисленные значения v_ЭКС и v_ТЕОР занести в таблицу 2.

4. Контрольное задание

1. Ознакомится с материалами лекций № 1, 2, 3. Решить первые две задачи из домашней контрольной работы.

2. Дать определение векторов скорости и ускорения через радиус-вектор. Привести формулы скорости и координаты при прямолинейном равноускоренном движении.

3. Основная задача динамики. Основные законы динамики.

4. Пользуясь законами динамики вывести формулу (4)

РАБОТА ЗАЧТЕНА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 102

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

И ИМПУЛЬСА НА ПРИМЕРЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО УДАРА ШАРОВ

1. Цель работы: Экспериментальная проверка законов сохранения механической энергии и импульса при центральном ударе шаров; определение коэффициента восстановления; определение величины потери энергии при центральном ударе шаров.

2. Теоретическая часть

Удар называется центральным, если шары до удара движутся вдоль прямой, проходящей через их центры. Существуют два предельных вида ударов: абсолютно упругий удар и абсолютно неупругий удар, которые в чистом виде для макротел не реализуются.

Абсолютно упругим ударом называется такой удар, при котором меха- ническая энергия не переходит в другие виды энергии. При таком ударе кинетическая энергия полностью переходит в потенциальную энергию упругой деформации. Затем тела принимают первоначальную форму, отталкиваясь друг от

друга. Потенциальная энергия упругой деформации вновь полностью переходит в кинетическую энергию.

При абсолютно упругом ударе выполняются: закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии.

, (1)

. (2)

Из соображений симметрии можно утверждать, что скорости шаров после удара будут направлены вдоль той же прямой, вдоль которой двигались центры до удара. Таким образом мы получили систему из двух уравнений с двумя неизвестными (неизвестными являются скорости шаров после удара и ) . Решение это системы позволяет определить скорости шаров после удара:

, . (3)

Для численных расчетов нужно спроектировать соотношение (3) на ось, вдоль которой движутся шары.

Абсолютно неупругий удар характеризуется тем, что потенциальной энергии деформации не возникает, кинетическая энергия полностью или частично превращается во внутреннюю энергию. После удара тела движутся с одинаковой скоростью, либо покоятся. При абсолютно неупругом ударе не выполняется закон сохранения механической энергии, выполняется только закон сохранения импульса:

. (4)

Отсюда получаем скорость шаров после удара (5)

При абсолютно неупругом ударе кинетическая энергия частично превращается в другие немеханические виды энергии (например, во внутреннюю энергию, что приводит к нагреванию соударяющихся тел).

Следовательно, потеря кинетической энергии равна разности между начальным и конечным значением кинетической энергии. С учетом (5) получим

. (6)

Неупругий удар представляет собой промежуточный случай между абсолютно упругим и абсолютно неупругим ударом.

Потери энергии при неупругом ударе можно определить по формуле ( - величина потери энергии). (7)

Мерой неупругости удара служит коэффициент восстановления К, численно равный отношению относительной скорости шаров после удара к относительной скорости до удара (8)

При абсолютно упругом ударе К=1, при абсолютно неупругом К=0.

3. Экспериментальная часть

3.1. Описание экспериментальной установки

Общая схема экспериментальной установки представлена на рис. 1.

В данной задаче используются два шара массами m₁, m₂

изготовленные из одного материала (рис. 1). Рис.1

Если один из шаров вывести из положения равновесия

о тклонив на угол  ₁₀ , соответствующий высоте h_10,  ₂  ₁₀

то после соударения шаров их отклонение от

положения равновесия б удет составлять углы  ₁ и  ₂.

Высота подъема каждого шара (см. рис.1) h­₁₀

h=l(1-cos)=2lsin²(/2), (9)

где  - угол отклонения шара от положения равновесия; m₂ m₁

l - длина нити.

Из закона сохранения механической энергии

mgh = (mv²)/2 (10)

следует, что в момент соударения скорость каждого шара

(11)

Таким образом, зная величину длины нити l и измеряя углы  ₁₀,  ₁,  ₂ , можно по формуле (11) вычислить соответствующие им значения скоростей v₀₁, v₁, v₂ , по формуле (8) - коэффициент восстановления К и по формуле (7) величину потери энергии - W .

3.2. Порядок выполнения работы

Определение углов отклонения:

1) установить шары массой m₁ и m₂ в положение равновесия;

2) нажать клавишу "Сеть". При этом включается электромагнит.

3) отклонить шар m₁ на угол ₁₀ до касания с электромагнитом, при этом шар m₁ зафиксируется в неподвижном положении;

4) нажать клавишу "Пуск" и зафиксировать угол отклонения  ₂ шара m₂ и угол отклонения ₁ шара m₁ после удара.

1. для выбранного угла  ₀₁ провести измерения не менее 7 раз. Результаты измерений углов  ₁ и  ₂ и времени соударения занести в таблицу 1.

Таблица 1

Масса шаров: m₁ = кг, m₂ = кг

Угол отклонения:  ₁₀ = , длина нитей: l = м

Измерения 1 2 3 4 5 6 7 Среднее

 ₁

 ₂

3.3. Обработка результатов эксперимента

1) Пользуясь данными таблицы 1, вычислить среднее значение углов  ₁ и  ₂ и занести в таблицу 1.

2) Пользуясь средним значением углов  ₁ и  ₂ , а также значением  ₁₀ по формуле (11), вычислить скорости шаров v₁₀ , v₁ , v₂ .

Результаты занести в таблицу 2. Таблица 2

V₁₀, м/c V₁, м/c V₂, м/c K W, Дж

3) Рассчитать коэффициент восстановления К по формуле (8), пользуясь данными таблицы 2. Результаты занести в таблицу 2.

4) По формуле (7) вычислить потерю энергии W. Значение скоростей взять из таблицы 2, а значение масс шаров - из таблицы на установке.

5) Вычислить значения импульсов шаров до удара и после удара .

6) Проверить выполнение закона сохранения импульса, используя соотношение (2).

1. Контрольное задание

1.Ознакомится с лекциями 4, 5. Сформулировать законы сохранения энергии и импульса в механике.

2. Дать определение абсолютно упругого, абсолютно неупругого и неупругого ударов. Какой удар называется центральным?

3.Дать определение коэффициента восстановления. От чего он зависит ?

4. Выполнить задачи 2,3 из 1-ой домашней контрольной работы .

РАБОТА ЗАЧТЕНА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 104

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА

1. Цель работы: Экспериментальное и теоретическое определение момента инерции маятника Максвелла.

2. Теоретическая часть

Маятник Максвелла (см. рис. 1) представляет собой твердое тело, изготовленное в виде цилиндрического маховика 1, насаженного на ось 2, проходящую через центр масс. На ось 2 наматываются нити 3, удерживающие маховик в вертикальной плоскости. Когда маховик находится в верхнем положении, нити накручены на ось. При опускании маховика под действием сил тяжести нити раскручиваются, заставляя маховик вращаться. Потенциальная энергия маховика переходит в кинетическую энергию вращательного и поступательного движения.

3

Характеристики

Список файлов лабораторной работы