Абсолютно непружний удар

При абсолютно непружному ударі після удару обидві кулі рухаються з однаковою швидкістю. При цьому виконується закон збереження імпульсу: якщо імпульс першої кулі до удару p₁ = m₁υ₁, а імпульс системи куль після ударуp₂ = (m₁+ m₂)υ₂, то m₁υ₁=(m₁+ m₂)υ₂. (7)

При непружному ударі має місце дисипація енергії, величина якої дорівнює різниці кінетичних енергій куль до і після удару:

. (8)

Швидкості υ₁ і υ₂ розраховуються за наведеною формулою (2), а імпульси і енергії – за формулами (5) і (6).

Опис лабораторної установки

Дві кулі підвішуються на практично нерозтяжних нитках. Спеціальний пристрій дозволяє регулювати довжину підвісу. Електромагніт утримує кулю, коли її відводять від положення рівноваги. Для визначення кутів відхилення куль використовується транспортир, який може переміщуватися вздовж направляючого стояка, на якому підвішені кулі.

Методика вимірювань

Для знаходження швидкості першої кулі (рис. 1) необхідно знати величину кута відхилення φ₁. Для цього переміщуємо транспортир таким чином, щоб центр транспортира співпадав з точкою підвісу першої кулі. Відводимо першу кулю на малий кутφ₁, фіксуємо її за допомогою електромагніту і за допомогою транспортира вимірюємо кутφ₁.

Потім переміщуємо транспортир так, щоб його центр співпадав з точкою підвісу другої кулі.

Вимикаючи живлення електромагніту, відпускаємо першу кулю і за допомогою транспортира вимірюємо кут φ₂. За формулами (3), (4), (5), (6) визначаємо імпульси та енергії куль.

Прилади і матеріали:Устаткування для перевірки законів збереження при пружному та непружному ударах куль; джерело живлення електромагніту; набір куль; штангенциркуль.

Послідовність виконання роботи

Завдання 1. Пружний удар

1. Підвісити дві пружні кулі однакової маси. Встановити підвіси так, щоб центри куль були на одній горизонтальній лінії.

2. Вимірявши довжину нитки l₀і радіус куліr, визначити величинуl=l₀+r .

3. Відхилити кулю на кут 10 – 15⁰і закріпити її в цьому положенні, увімкнувши електромагніт.

4. Сумістивши центр транспортира з точкою підвісу першої кулі, виміряти кут φ₁.

5. Перемістити транспортир так, щоб його центр співпадав з точкою підвісу другої кулі.

6. Відпустити першу кулю, вимкнувши електромагніт, і виміряти кут, на який відхилиться друга куля.

7. Повторити дослід п’ять разів, відхиляючи кожен раз першу кулю на один і той же кут.

8. Результати вимірювань записати в таблицю.

9. Визначити середнє значення < φ₂ >=.

10. Перевести значення < φ₁ > і< φ₂ >з градусів в радіани.

11. Обчислити імпульси куль за формулами (3) і (5).

12. Обчислити енергії куль за формулами (4), (6).

13. Результати обчислень записати в таблицю.

14. Розрахувати похибки вимірювань і записати результати в таблицю.

15. Зробити висновок відносно виконання законів збереження.

Завдання 2. Непружний удар

1. Повторити вимірювання згідно з пунктами 2-10.

2. Обчислити імпульси куль за формулами

,.

3. Обчислити енергії куль за формулами:

,

4. _{Знайти дисипацію енергії.}