Порядок выполнения работы. 1. Проготовить в лабораторном журнале две таблицы по форме табл
1. Проготовить в лабораторном журнале две таблицы по форме табл. 7 и табл. 8.
2. Установить направляющую вертикально.
3. Установить датчик в корпусе направляющей на требуемое расстояние S0 от груза на линейке.
4. Подключить разъемы блока питания к двухпозиционному индикатору.
5. Подключить датчик к индикатору.
6. Включить блок питания индикатора в сеть 220 В.
7. Подвесить груз.
8. Нажать кнопку «Сброс» на индикаторе. Показания индикаторов должны обнулиться. Система готова к работе.
9. Освободить груз нажатием кнопки на направляющей.
10. Записать показания индикаторов ∆ti в табл. 7.
11. Повторить опыт пять раз.
12. Вычислить средние значения ∆ti и занести в табл. 7.
13. Оценить ошибку измерения временных интервалов.
14. По формуле (18) вычислить средние скорости и занести в табл. 8.
15. Вычислить ускорение свободного падения по формуле (19) и занести в табл. 9.
16. Вычислить расчетное значение скорости по формуле (19) с учетом того, что в Челябинской области g=9,8601 и сравнить с экспериментальным значением, определив относительную погрешность:
 . |
|
Таблица 7
Результаты измерения прохождения временных интервалов
свободно падающим телом
| № опыта | Среднее ∆ti | |||||
| ∆t1 | ||||||
| ∆t2 |
Таблица 8
Результаты расчета ускорения
свободного падения
| S0, м/с | |
| V1, м/с | |
| V2, м/с | |
| g, м/с2 | |
| δ, % |
Лабораторная работа №6
НЕУПРУГИЙ УДАР ДВУХ ТЕЛ
Цель работы: изучение закона сохранения импульса и момента импульса, закона превращения механической энергии.
Введение
При взаимодействии двух тел возможны следующие варианты: упругий удар и неупругий удар. Реальные удары всегда происходят с потерей энергии. В теории ударов определяют два абстрактных удара: абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары. Удар называется абсолютно упругим, если он происходит с отскоком и без диссипации (потери) энергии на деформацию тела (все деформации в теле абсолютно упругие). Удар называется абсолютно неупругим, если он происходит без отскока и без диссипации (потери) энергии на деформацию тела и тела после соударения движутся вместе. Все реальные удары классифицируют на упругие и неупругие. Примером упругого удара может служить удар мяча о пол, а неупругого – удар двух пластилиновых тел.
В данной работе рассмотрен неупругий удар приближенный к абсолютно неупругому, когда тело, движущееся с определенной скоростью, в результате взаимодействия с другим телом продолжает движение совместно с ним.
Схема установки приведена на рис. 3. В данной работе используются маятники с подвеской из легких материалов (алюминиевого сплава) с закрепленными на концах магнитами. В этом случае можно рассматривать закон сохранения импульса для поступательного движении тел:
 . | (20) |
где m1, m2 – массы взаимодействующих тел; V1, V2 – скорость первого тела до удара и скорость обеих тел после удара.
Если массы маятников m1 и m2 известны, также из эксперимента известны скорости V1 и V2 до и после удара, то можно оценить выполнение закона сохранения импульса по формуле как относительную ошибку в определении импульса:
 . |
В случае вращательного движения тел (рис. 3) можно использовать закон сохранения момента импульса при неупругом ударе:
 , | (21) |
здесь J1 и J2 – моменты инерции первого и второго тел; ω1 и ω2 – угловые скорости тел до и после удара.
Момент инерции маятника состоящего из подвеса и груза массой m0 на конце него, без учета массы подвеса, равна 
, где L – длина подвески маятника. Если на подвесе на расстоянии R от точки закрепления подвешен дополнительный груз массой m, то момент инерции такого маятника: 
. В данной работе первый маятник, который производит удар, используется без дополнительного подвеса, а второй с дополнительным подвесом массой m3. Моменты инерции этих маятников записываются:
 . |
Датчики, установленные на индикаторе временных интервалов, фиксируют время ∆t1 и ∆t2 прохода маятниками до и после удара мерных участков длиной ∆=20 мм. Измеренные средние скорости до и после удара равны:
 и  . | (22) |
Угловые скорости маятников равны:
 и  . | (23) |
 |
Рис. 3. Схема лабораторной установки
Если массы грузов равны (m1=m2), то V2=V1/2 и ∆t2=2∆t1, что иллюстрируется в эксперименте.
Если добавочная масса m3=m1=m2, и R=L/2, то ω2=ω1/2,25, что иллюстрируется в эксперименте для доказательства закон сохранения момента импульса.