106.4. Методика проведения эксперимента и обработка результатов

106.4.1. Методика эксперимента

Первый шарик фиксируется электромагнитом в начальном положении, характеризуемом углом отклонения α₁. Скорость v₁ первого шарика определяется из закона сохранения энергии: , где - изменение высоты центра масс шарика, а l – расстояние от точки подвеса до центра шарика. Тогда

(106.15)

Аналогичным образом, по углу отскока α₂ второго шарика определяется скорость u₂. Параметры l, α₁, m (масса шарика), R (радиус шарика) указаны на лабораторной установке.

Для определения времени соударения используется явление разряда электрического конденсатора через электрическое сопротивление R_м. При этом напряжение на конденсаторе изменяется по следующему закону:

(106.16)

За время удара τ конденсатор С разрядится с напряжения U₀ до некоторого U₁. Тогда время удара будет равно:

. (106.17)

Таким образом, используя параметры установки, значения скоростей и времени соударения шаров можно определить силу удара, давление, радиус контактной площадки и коэффициент восстановления.

106.4.2. Порядок выполнения работы

1. Занесите данные с установки в лабораторный протокол.

2. Включите установку в сеть.

3. Убедитесь в том, что тумблер SA1 установлен в положение СБРОС и световой указатель гальванометра установлен на ноль.

4. Тумблер SA переключите в положение ВКЛ и подведите к электромагниту первый шарик.

5. Переключите тумблер SA1 в положение работа и затем тумблер SA2 на 2-3 секунды в положение Заряд. Запишите в таблицу 106.1 показание гальванометра U₀.

6. Тумблер SA переключите в положение ВЫКЛ и после соударения определите угол максимального отклонения α₂ второго шарика. Запишите его значение в таблицу 106.1. ВНИМАНИЕ!!! Для правильного выполнения работы нельзя допускать повторного соударения шаров. Поэтому необходимо аккуратно удерживать второй шарик после того, как он достиг угла максимального отклонения. После этого записать показание гальванометра U₁ в таблицу 106.1.

7. Повторите измерения по пунктам 2-6 еще четыре раза.

8. Отключите установку.

106.4.3. Обработка результатов измерений

1. По формуле (106.17) , для всех опытов, определить время соударения шаров τ и занести его в таблицу 106.1.

2. По формуле (106.15) определить скорости шаров  и  , и занести их в таблицу 106.2 и таблицу 106.1 соответственно.

3. Определите среднее время  τ  и значение скорости , и занесите их в таблицу 106.2.

4. По формуле (106.9) рассчитайте коэффициент восстановления k.

5. По формулам (106.11), (106.13) и (106.14) рассчитайте среднюю силу удара <F>, радиус контактной площадки r и давление P соответственно.

6. Занесите полученный результат в таблицу 106.2.

Таблица 106.1

№ опыта	U0	U1	τ	α2
1
2
3
4
5

Таблица 106.2

m, кг

R, м

Rм, кОм

С, мкФ

l, м

α1, град

τ, с

, м/c

, м/c

k

<F>, Н

P, МПа

r, мм