Описание экспериментальной установки
Общий вид установки показан на рис. 2.3. Она состоит из основания 1, вертикальной стойки 2, верхнего кронштейна 3, корпуса 4, электромагнита 5, нитей 6 для подвески металлических шаров, провода 7 для обеспечения электрического контакта шаров с клеммами 10.
Основание 1 снабжено тремя регулируемыми опорами 8 и винтом-барашком 9 для фиксации вертикальной стойки 2, которая выполнена из металлической трубы. На верхнем кронштейне 3, предназначенном для подвески шаров, расположены узлы регулировки, обеспечивающие прямой центральный удар шаров, и клеммы 10. Корпус 4 предназначен для крепления шкалы угловых перемещений 11. Электромагнит 5 предназначен для фиксации исходного положения одного из шаров 12. Металлические шары 12 выполнены попарно из алюминия, латуни и стали.
Методика эксперимента и обработка результатов измерений
Задание: исследование неупругих столкновений тел.
1. Зарисовать таблицы 2.1 и 2.2.
2. Подключить клеммы 10 верхнего кронштейна и электромагнит 5 установки к секундомеру при помощи кабеля.
3. Вставить стальные шары 12 в скобы подвеса.
4. С помощью регулировочных опор выставить основание установки таким образом, чтобы нижние визиры скоб подвеса указывали на нули шкал. Отрегулировать положение шаров в вертикальной и горизонтальной плоскостях до совмещения верхних визиров скоб подвеса. Регулировку производить с помощью изменения длины подвеса шаров, а также изменяя положение узлов крепления нитей на верхнем кронштейне.
5. Нажать на кнопку «Сеть», расположенную на лицевой панели микросекундомера, при этом должны загореться лампочки цифровой индикации.
Таблица 2.1
|
m1= г; m2= г; ℓ= м | |||||||||||||||
|
|
0= |
0= |
0= |
0= |
0= | ||||||||||
|
№ |
1, |
2, |
,с |
1, |
2, |
,с |
1, |
2, |
,с |
1, |
2, |
,с |
1, |
2, |
,с |
|
1. 2. 3. 4. 5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Отклонить правый шар до соприкосновения с электромагнитом (задав тем самым угол 0 = 14), при этом должно произойти «залипание» шара.
7. Нажать на кнопку «Старт», при этом выключится электромагнит и шар освободится.
8. После столкновения определить углы 1 и 2 с помощью шкалы угловых перемещений (см. рис.2.1) и время соударения по цифровому индикатору микросекундомера. Измерения выполнить пять раз.
9. Результаты измерений занести в таблицу 2.1.
10. Изменить угол начального отклонения 1-го шара – 0 и повторить измерения по п.7,8. Изменения 0 произвести не менее пяти раз.
11.
Измерить массу каждого из пары шаров и
длину подвесов шаров
.
Полученные значения записать в таблицу
2.1.
12. Вычислить средние значения 1, 2, . Используя соотношение (2.14), найти среднюю силу удара шаров.
13. Результаты расчетов занести в таблицу 2.2.
14. Построить график зависимости 2 от (0-1) (формула 2.8). Сделать вывод о выполнении закона сохранения импульса при неупругом столкновении.
15. Построить график зависимости (2-1) от 0 и найти коэффициент восстановления скорости К, как тангенс угла наклона линейной зависимости (2-1)=К0
16.Построить
график зависимости
2
от 0
(формула 2.13).
Определить угловой коэффициент
,как
тангенс угла наклона
линейной зависимости 2
от 0.
Используя
значение К,
полученное из графика (2-1)
от 0,
определить значение коэффициента потери
механической энергии .
17. Повторить пп.1–16 для пары: алюминиевый шар и латунный шар или алюминиевый шар и стальной шар.
Таблица2.2
|
№ |
0, |
1, |
2, |
, с |
F, Н |
0–1, |
2–1, |
|
1. 2. 3. 4. 5. |
|
|
|
|
|
|
|
18. Сделать вывод о зависимости времени соударения от механических свойств материалов соударяющихся шаров.