Получите у преподавателя допуск для выполнения измерений

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ПО ФИЗИКЕ

Выполнил студент Принял

1-го курса

доцент

Уч.шифр 13-ЗЭТ- Макоед И.И.

Брест 2014

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

СОУДАРЕНИЯ УПРУГИХ ШАРОВ

Ознакомьтесь с теорией в конспекте и учебнике (Савельев, т.1, § 27, 28)

Запустите программу Open Physics.Прочитайте краткие теоретические сведения по теме «Соударения упругих шаров». Необходимые данные запишите в свой конспект.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

* Выбор физических моделей для анализа взаимодействия двух шаров при столкновении.

* Исследование физических характеристик, сохраняющихся при соударениях упругих шаров.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

Ознакомьтесь с текстом в методичке и в программе компьютера. Законспектируйте следующий материал:

удар (соударение, СТОЛКНОВЕНИЕ) - модель взаимодействия двух тел, длительность которого равна нулю (мгновенное событие). Применяется для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.

АБСОЛЮТНО УПРУГИЙ УДАР - столкновение двух тел, после которого форма и размеры сталкивающихся тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествовавшего столкновению. Суммарные импульс и кинетическая энергия системы из двух таких тел сохраняются (после столкновения такие же, какими были до столкновения):

;

.

Пусть второй шар до удара покоится. Тогда, используя определение импульса и определение абсолютно упругого удара, преобразуем закон сохранения импульса, спроектировав его на ось ОХ, вдоль которой движется тело, и ось OY, перпендикулярную OX, в следующее уравнение:

,

.

Далее изменим обозначения (для сокращения записи):

.

Y

m₂ a₂

V₂ X

d m₁

V₀

V₁ a₁

ДО ПОСЛЕ

Прицельное расстояние d есть расстояние между линией движения первого шара и параллельной ей линией, проходящей через центр второго шара. Законы сохранения для кинетической энергии и импульса преобразуем и получим:

(1)

(2)

(3)

ЗАДАНИЕ: Выведите формулы 1, 2 и 3

Нажмите кнопку «Старт» в нижней части экрана. Рассмотрите картинку на экране. Установив прицельное расстояние 0<d<R мышью нажмите кнопку “Старт” внизу экрана и наблюдайте процесс рассеяния при столкновении. Зарисуйте с экрана поле движения и запишите все характеристики тел.

Модель. Соударения упругих шаров.

Получите у преподавателя допуск для выполнения измерений.

МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Установите, двигая мышью движки регуляторов, массы шаров и начальную скорость первого шара (первое значение), указанные в табл. 1 для вашей бригады. Прицельное расстояние d выберите равным нулю. Нажимая мышью на кнопку «СТАРТ» на экране монитора, следите за движением шаров. Результаты измерений необходимых величин записывайте в таблицу 2, образец которой приведен ниже.

Измените значение прицельного расстояния d на минимальную величину (0.1d/R, где R - радиус второго шара) и повторите измерения.

Когда возможные значения d/R будут исчерпаны, увеличьте начальную скорость первого шара и повторите измерения, начиная с нулевого прицельного расстояния d. Результаты запишите в новую таблицу 3, аналогичную табл. 2.

Таблица 1. Массы шаров и начальные скорости.

Номер бригады	m1 (кг)	m2 (кг)	V0 (м/с)	V0 (м/с)		Номер бригады	m1 (кг)	m2 (кг)	V0 (м/с)	V0 (м/с)

Таблицы 2 и 3. Результаты измерений и расчетов (количество измерений и строк = 10)

	m1 =___(кг), m2 =___(кг), V0 = ___(м/с), (V0)2 = _____(м/с2)
№	d/R	V1 м/с	V2 м/с	a1 град	a2 град	V1Cosa1 м/с	V1Sina1 м/с	V2Cosa2 м/с	V2Sina2 м/с	(м/с)2	(м/с)2
		0.6	4.4			0,6	-0,00191	4,4		0,36	19,36
	0.5	0.7	4.4		-6	-0,0748	-0,69599	4,30395	-0,91435	0,49	19,36
		1.1	4.4		-11	-0,89115	-0,64486	4,07993	-1,64747	1,21	19,36
	1.5	1.5	4.3		-17	-1,48575	-0,20629	3,56558	-2,40346	2,25	18,49
		1.9	4.1		-22	-1,85789	0,39779	2,9504	-2,84695	3,61	16,81
	2.5	2.3	4.0		-27	-2,02933	1,08251	2,35269	-3,23494	5,29
		2.6	3.8		-31	-1,98964	1,67371	1,78583	-3,35422	6,76	14,44
	3.5	3.3	3.3		-41	-1,23317	3,06093	0,46164	-3,26755	10,89	10,89
		3.6	3.1		-45	-0,7453	3,52201	0,00247	-3,1	12,96	9,61
	4.5	4.2	2.5		-46	1,01881	4,07456	-0,08521	-2,49855	17,64	6,25
		4.3	2.3		-59	1,47319	4,03977	-1,07766	-2,03191	18,49	5,29
	5.5	4.7	1.5		-70	3,38217	3,26358	-1,14787	-0,9656	22,09	2,25

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА:

Вычислите необходимые величины и заполните таблицы 2 и 3.

Постройте графики зависимостей (на трех рисунках)

· разности квадратов скоростей первого шара до и после удара как функция от квадрата скорости второго шара после удара ,

· разности проекций на ОХ скоростей первого шара до и после удара как функция от проекции на ОХ скорости второго шара после удара ,

· проекции на OY скорости первого шара после удара от проекции на OY скорости второго шара после удара .

Вопросы и задания для самоконтроля по работе 1

1. Что такое удар (столкновение)?