Titlul lucrării: DETERMINAREA TIMPULUI ȘI ENERGIA URMĂRII
Specializarea: Fizica
Descriere: Laboratorul de Principii fizice ale muncii de laborator Mecanică № FM5 TIMP DE ENERGIE DEFINIȚIE ȘI CERINȚE ȘOC DE SIGURANȚĂ: Înainte de a porni cablul electric pentru a verifica integritatea puterii și masă. SCOPUL LUCRĂRII: studiul redistribuirii energiei corpurilor de coliziune determinarea timpului de impact. O lovitură este numită central dacă, în momentul impactului, centrele de inerție ale corpurilor de coliziune se află pe aceeași linie dreaptă. Există două cazuri limită de impact, absolut elastice și absolut inelastice.
Mărime fișier: 2.35 MB
Lucrarea a fost descărcată: 10 persoane.
MINISTERUL EDUCAȚIEI FEDERAȚIEI RUSIEI
AGENȚIA FEDERALĂ PENTRU EDUCAȚIE
GOU VPO RIBINSKAYA AVIAȚIE DE STAT
ACADEMIA TEHNOLOGICA NUMAI DUPA PA. Solovyeva
FEDERAȚIA FIZICĂ GENERALĂ ȘI TEHNICĂ
DETERMINAREA TIMPULUI ȘI
CERINȚE DE SIGURANȚĂ:
Înainte de a porni aparatele electrice, verificați integritatea cablurilor de alimentare, prizele și împământarea.
Ordinea instalării: conectorul "Rețea", comutatorul de comutare "Rețea", comutatoarele de moduri solicitate.
Ordinea de închidere: aduceți toate comutatoarele în poziția zero, opriți comutatorul de comutare "Rețea", opriți fișa.
SCOPUL LUCRĂRII: studiul redistribuirii energiei corpurilor de coliziune, determinarea timpului de impact.
DISPOZITIVE ȘI ECHIPAMENTE: instalație de laborator FP109M, sursa de alimentare UIP-2, voltmetru VK7 -15.
1. INFORMAȚII TEORETICE SCURTE
Interacțiunea pe termen scurt a organismelor se numește impact. La impact, corpurile sunt deformate, iar la punctul de contact există forțe de impact foarte importante F ud. a căror valoare corespunde cu 10 4 # 150; 10 6 H. Pentru un sistem de corpuri de coliziune, aceste forțe sunt interne și nu modifică impulsul total al sistemului, adică un astfel de sistem este închis.
Procesul de coliziune poate fi împărțit în două faze:
- de la momentul contactului până la momentul în care corpurile se reunesc.
În această fază, o parte din energia cinetică a corpurilor intră în energia potențială de deformare;
- tranziția inversă a energiei potențiale de deformare în energia cinetică a corpurilor.
O lovitură este numită central dacă, în momentul impactului, centrele de inerție ale corpurilor de coliziune se află pe aceeași linie dreaptă. Dacă vitezele corpurilor sunt direcționate de-a lungul unei linii drepte, atunci lovitura este numită drept.
Există două cazuri limită de impact # 150; absolut elastic și absolut inelastic.
Impactul se numește absolut elastic dacă energia mecanică a corpurilor nu intră în alte forme de energie, nu mecanice. În acest caz, energia cinetică a corpurilor de coliziune trece complet sau parțial în energia deformării elastice, după care corpurile revin la forma lor originală, respingându-se unul pe celălalt. Energia potențială a deformării elastice devine din nou cinetică și corpurile sunt împrăștiate. Cu impact absolut elastic, legile de conservare a energiei mecanice și a impulsului sunt îndeplinite.
Un impact absolut inelastic se caracterizează prin faptul că energia cinetică a corpurilor este complet sau parțial transformată în energie internă. După impact, corpurile de coliziune se mișcă împreună cu aceeași viteză.
Cu un astfel de impact, legea conservării impulsului este îndeplinită, cu toate acestea, legea conservării energiei mecanice nu este îndeplinită, deoarece o parte a energiei mecanice intră în cea internă. În acest caz, o lege mai generală de conservare a energiei # 150; mecanice și interne. În situații reale, există întotdeauna o combinație a ambelor cazuri limitative.
Luați în considerare impactul direct central elastic al celor două bile cu mase și viteze și respectiv (figura 1a).
Conform legii conservării momentului, avem:
unde u # 150; viteza bilelor după coliziune (figura 1b).
Noi scriem expresia pentru legea conservării energiei:
Luați în considerare un impact elastic al unei mingi de masă o pe un perete fix. Masa peretelui >>, și prin urmare
Cu un perete de odihnă și prin urmare
# 150; viteza peretelui rămâne neschimbată, în timp ce viteza sferei își schimbă direcția spre dreapta.
Pentru a caracteriza impactul, se introduce conceptul de coeficient de recuperare a vitezei relative la impact k.
unde viteza relativă a bilelor înainte de impact,
viteza relativă a bilelor după impact.
Raportul de recuperare are valori în interval
În cazul unui șoc central direct, mișcarea corpurilor are loc pe linia x. pentru origine luăm centrul inerției celui de-al doilea corp. Primul corp se mișcă în acest cadru cu viteză. impulsul său este
După impact, impulsul total al sistemului este
Astfel, coeficientul de recuperare arată cât de mult din impulsul primului corp măsurat în centrul sistemului de masă al celui de-al doilea corp este reținut ca urmare a impactului.
Lovitura sa este absolut inelastică, după impact, ambele corpuri se mișcă împreună și prin urmare
Desenați partea dreaptă a (5) pătratului și extrageți rădăcina pătrată:
Pătratul coeficientului de recuperare arată cât de mult din energia cinetică a primului corp măsurată în centrul sistemului de masă al celui de-al doilea corp este pierdută ca urmare a impactului.
Pentru un impact absolut elastic, legile conservării impulsului și energiei sunt îndeplinite. în cadrul de referință ales, ele au forma:
unde # 150; viteza centrului de masă al celui de-al doilea corp după impact, măsurată în centrul sistemului de masă al acestui corp înainte de impact.
Rezolvând ecuațiile în comun (7), obținem acest lucru în cazul unui impact absolut elastic, ritmul relativ al primului corp rămâne, deși centrul de masă al celui de-al doilea corp însuși își schimbă poziția în spațiu.
Instalația de laborator folosește o minge suspendată pe un fir inextensibil de lungime l (figura 2). Energia potențială a mingii în poziția de echilibru se presupune a fi zero. Pentru originea referinței la înălțime, să luăm înălțimea la care centrul de masă al mingii este în această poziție. Apoi, dacă mingea se abate sub un unghi. el este informat despre energia potențială în cazul în care masa mingii este. Dacă mingea este eliberată, ea se va muta în poziția de echilibru, iar energia sa potențială devine cinetică. În poziția de echilibru, întreaga energie potențială a sferei devine cinetică, adică
unde viteza mingii este la trecerea poziției de echilibru.
Figura 2 arată că
După ce a lovit peretele, mingea s-a zburat la un unghi, viteza lui este egală cu:
Coeficientul de recuperare a vitezei relative a mingii este:
2. DESCRIEREA INSTALĂRII LABORATORULUI
Setarea pentru determinarea timpului de impact include:
# 150; sursa de alimentare universală,
# 150; voltmetrul VK7-15,
# 150; dispozitivul OP 109M.
Dispozitivul ФП 109М # 150; acest dispozitiv este un tip desktop. Pe baza sa masivă 1 (figura 3) există un cub 2 cu probe neimprimate de acesta 3 din diverse materiale. Materialele au caracteristici elastice diferite. Cubul 3 are o masă mare, servește ca un perete fix pentru lovirea mingii. Cubul are capacitatea de a se roti în jurul axei sale și a fixa fețele sale perpendicular pe direcția de impact. Bazat pe 1 raft fix 4. Arborele 5 este montat pe un suport 6 conectat în mod fix cu postul 4. mingea de oțel este suspendată de o tijă, care se poate abate de la verticală în cadrul 0 # 150; 50 °. Țineți mingea în poziția sa inițială și porniți-o prin armare pe electromagnetul 7 al tijei. Unghiul de deformare al mingii este determinat pe o scară de 9.
Pe baza instrumentului, sunt prevăzute terminale pentru comutarea dispozitivului într-un circuit electric de măsurare și un comutator 10 pentru controlul funcționării dispozitivului.
Condensatorul capacității fixe C și rezistența cunoscută R (figura 4) sunt incluse în circuitul electric din interiorul dispozitivului:
Funcționarea dispozitivului se bazează pe următorul principiu. La închiderea K-cheie de încărcare condensator C la o tensiune a electromagnetului eliberează mingea care, lovind fața cubului, se închide un circuit electric de scurt-circuit are loc numai în timpul impactului. În acest caz, tensiunea pe condensator scade la o valoare datorită descărcării exponențial a condensatorului C. [
unde timpul de impact, care poate fi determinat de formula:
Eroarea în determinarea timpului de impact este:
Instalația folosește un voltmetru tip VK7-15, care este proiectat să măsoare tensiunile DC și AC și rezistențele. Domeniul tensiunii de măsurare a curentului de la 0,3 la 1000 V. Dispozitiv de comandă VK7-10A efectuate cadrane și butoane, amplasate pe panoul frontal (Figura 5):
1 # 150; butoanele tipului de măsurare
2 # 150; comuta limitele de măsurare,
3 # 150; buton de ajustare zero,
VK7-15 asigură măsurarea tensiunii cu eroare
3. PROCEDURA DE PERFORMANȚĂ
1. Porniți rețeaua de voltmetru VK7-15 și sursa de alimentare UIP-2
2. Activați voltmetrul cu un buton și lăsați aparatul să se încălzească timp de 5 minute.
3. Setați limita de măsurare a instrumentului, 10V.
4. Verificați dacă instrumentul este setat la zero. Cu alimentarea electrică oprită, setați zero la dispozitiv cu butonul "O".
5. Activați UIP-2 cu comutatorul de comutare "NETWORK"
7. Activați comutatorul de pe panoul de instalare al OP 109M în poziția "on".
8. Folosind regulatorul de pe panoul frontal al UIP-2, setați tensiunea pe voltmetru. Numără tensiunea pe voltmetru.
9. Luați mingea cu mâna, duceți-o la electromagnet, care trebuie să țină mingea în stare retrasă.
10. Acționați comutatorul în panoul de montare al comutatorului OP 109M în poziția "on". În acest caz, electromagnetul eliberează mingea. Mingea lovește fața cubului, se îndepărtează de ea. După aceasta, este necesar să prindeți mingea cu mâna, astfel oprind descărcarea condensatorului C. Înregistrați valorile voltmetrului și unghiul. pe care mingea a revenit.
11. Punctul 10 se repetă de cel puțin 5 ori pentru fiecare față a cubului. Datele sunt rezumate în tabelul 1.
12. Pentru fiecare material, calculați timpul de impact prin formula (11) și coeficientul de recuperare a vitezei relative prin formula (10).
13. Să se calculeze energia cinetică a mingii înainte și după impact (și în consecință) și să se determine partea energiei cinetice care, ca urmare a impactului, a trecut pe cea internă:
14. Conform unei tehnici cunoscute, formulele derivă pentru determinarea erorilor cantităților găsite. Calculați-le. Calculați rezultatele calculelor din tabelul 2.
15. Cum să opriți instalarea:
- Opriți UIP-2 prin comutatorul de comutare "NETWORK"
- Opriți VK7-15, apăsați butonul "OFF"
- Scoateți prizele din prize
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: