Aparate și accesorii. dispozitiv pentru studiul coliziunii mingilor FPM-08 sau FM-17, rigla.
Teoria metodei și descrierea dispozitivului
În lucrarea de față luăm în considerare impactul elastic al bilelor suspendate sub formă de penduluri și o minge înainte de impactul în repaus (). Impactul are loc într-o poziție care corespunde echilibrului corpurilor și este central și direct. Aplicăm bilelor de coliziune legea conservării impulsului pentru un șoc elastic
Pentru bile de aceeași masă în proiecții în direcția orizontală. Pe baza legii conservării energiei, putem scrie:
Având în vedere egalitatea masei bilelor de coliziune, ecuația (4.13) poate fi scrisă sub forma
Rezolvând împreună (4.12) și (4.13), luând în considerare egalitatea masei, obținem:
Cu un impact elastic, o parte din energia cinetică a bilelor trece în energia deformării reziduale, apoi
În acest caz, pentru viteze relative, obținem următoarea relație:
Viteza relativă va inversa direcția, scăzând în valoare absolută. Pentru a cuantifica scăderea vitezei relative, un factor de recuperare a ratei
. în munca noastră. (4.14)
În condițiile experimentale, Kv poate fi privită ca o cantitate care depinde numai de materialul corpurilor de coliziune. Coeficientul de recuperare a vitezei servește la caracterizarea proprietăților elastice ale diferitelor materiale și poate lua valori de la 0 la 1. Pentru corpurile reale Kv <1 .
Un impact non-absolut elastic este însoțit de o deformare permanentă. Energia deformării reziduale poate fi determinată de legea conservării energiei, pentru bile identice obținem următoarea expresie:
Coeficientul de recuperare a energiei este definit ca raportul dintre energia cinetică totală a corpurilor după impactul asupra energiei cinetice totale a corpurilor înainte de impact
. în munca noastră. (4.16)
O minge trasă din poziția de echilibru într-un unghi # 945; (Figura 4.2),
rezerva potențială de energie este P = m1 gh. Această energie în momentul inițial al impactului se transformă complet în energie cinetică. de unde. din # 8710; ABC urmează. . Înlocuind h în ecuația v1. avem
Înainte de coliziune, impulsul bilelor este determinat de formula
După o coliziune elastică
unde este viteza primei mingi după impact, viteza a doua minge după impact.
Gasim vitezele u1 si u2 prin formulele:
unde # 945; 1 și # 945; 2 - distanța unghiulară, după care se mișcă prima și cea de-a doua minge.
Procedura de efectuare a lucrărilor și de prelucrare a rezultatelor
Sarcina 1. Determinarea coeficienților de recuperare a vitezei și energiei la impactul bilelor
1. Verificați poziția bazei dispozitivului. Dacă este necesar, efectuați instalarea acestuia în funcție de nivel.
2. Cântărirea pe scale tehnice determină masele de bile m1 și m2. Așezați bilele și puneți-le în centru. Măsurați lungimea suspensiei de balon l.
3. Plasați electromagnetul în poziția corespunzătoare unghiului specificat # 945;. Activați instalarea.
4. Distorsionează mingea în colțul din dreapta # 945; și fixați cu ajutorul unui electromagnet poziția sa, introduceți tabelul. 4.2 valoarea unghiului. Lăsați mingea în stânga în repaus.
5. Apăsați butonul "start" și numărați prima aruncare după impactul ambelor bile # 945; 1 și # 2 (este mai bine să facem numărul împreună, deoarece este aproape imposibil ca un observator să urmeze doar două bile). Introduceți în tabel. 4.2 valorile acestor unghiuri, precum și timpul de coliziune al bilelor # 916;
6. Strike din această poziție pentru a face cel puțin de 5 ori, introducerea datelor din tabel. 4.2.
7. Repetați experimentul la 2-5 (conform instrucțiunilor instructorului) cu diferitele poziții inițiale ale mingii de lovire. Datele trebuie să fie scrise în Tabel. 4.2.
8. Folosind formulele (4.14) și (4.16), se calculează coeficienții de recuperare a vitezei și energiei utilizând unghiurile de abatere medii.
Sarcina 2. Determinarea energiei de deformare reziduală
1. Efectuați toate operațiile specificate în clasele 1-7 ale sarcinii 1.
2. Din formulele (4.17), (4.20) și (4.21), se calculează vitezele bilelor înainte și după impact și erorile cu care s-au determinat aceste viteze.
3. Folosind formula (4.15), găsiți energia deformării reziduale pentru diferite valori ale vitezei primei mingi înainte de impact (pentru diferite unghiuri # 945; ).
4. Construiți un grafic al dependenței energiei deformării reziduale de viteza mingii de impact (dacă au fost efectuate mai mult de 2 experimente).
Sarcina 3. Testarea legii conservării impulsului pentru un impact elastic și a legii de conservare a impulsului și a energiei pentru un șoc absolut elastic
1. Efectuați toate operațiile specificate în clasele 1-7 ale sarcinii 1.
2. Folosind formulele (4.17), (4.20), (4.21), calculați vitezele bilelor înainte și după impact.
3. Din legea conservării impulsului pentru impactul elastic al bilelor în experimentul nostru, avem
Indicați-o și calculați-o cu formula
Calculele sunt prezentate în Tabelul. 4.2 și să compare valorile experimentale cu cele teoretice.
4. Presupunând că impactul este absolut elastic și utilizând formulele pentru viteze după impact (obținut din legea conservării impulsului și legea conservării energiei), se calculează valorile teoretice ale vitezelor u:
introduceți în tabel. 4.2 și comparați-l cu vitezele u. obținut experimental.
Sarcina 4. Determinarea forței de impact medii
1. Efectuați toate operațiile specificate în clasele 1-7 ale sarcinii 1.
2. Din unghiul inițial al deflecției mingii și al unghiului de revenire, determinați viteza mingii în momentul impactului și după impact, găsiți schimbarea momentului uneia dintre bile.
3. Calculați forța medie de impact din formula.
4. Determinați forța medie de impact pentru toate unghiurile de aruncare a aceleiași mingi. Construiți un grafic al dependenței forței de impact medii de viteza inițială (dacă au fost efectuate mai mult de două experimente).
1. Formulați scopul lucrării.
2. Care este impulsul unui punct material, un sistem de puncte materiale?
3. Formulează legile schimbării și conservarea impulsului.
4. Ce este energia? De unde știi tipurile de energie mecanică și proprietățile lor?
5. Ce forțe sunt numite potențiale și disipative?
6. Formulează legile schimbării și conservarea energiei mecanice totale.
7. Care este impactul organismelor? Dați definiția unui impact absolut elastic și inelastic.
8. Care sunt coeficienții de recuperare a energiei și a vitezei?
9. Efectuați toate formulele de calcul.
10. Cum se schimbă energia cinetică a bilelor și viteza lor relativă cu coliziuni absolut elastice, elastice și absolut inelastice?
11. Este posibil să spunem înainte de experiența cum, viteza va afecta # 957; 1 cu privire la valorile KE. KS. WOD. Favg?
12. De ce folosim o serie de experimente pentru a determina coeficienții de recuperare?
13. Pe baza a ceea ce legea fizică este formula derivată pentru determinarea forței de impact a bilelor?
14. Eliminați concluziile lucrărilor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: