- •Определение погрешностей измерений
- •Теоретическая часть работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Теория метода
- •Таким образом
- •На рис.5 отсчет по микрометру показывает
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Измерение массы (точное взвешивание)
- •Теория метода
- •Подставляя выражение для веса в формулу (1), получаем
- •Выполнение работы
- •Литература
- •Определение плотности твердых тел различной формы
- •Определение плотности твердого тела гидростатическим взвешиванием
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Описание экспериментальной установки
- •Литература
- •Проверка теоремы Штейнера-Гюйгенса
- •Литература
Литература
1.Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики. Механика: Учеб. пособие для студентов высш. пед. учеб. заведений. - М.: Академия, 2001. - 384с.
2. Гершензон Е.М., Мансурова А.Н. Лабораторный практикум по общей и экспериментальной физике. – М.: Академия, 2004. – 461с.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. Механика. Учеб. пособие. – М.: изд-во Астрель, 2005.- 336с.
4. Стрелков С.П. Механика. - М.: Лань, 2005.- 560с.
5. Хайкин С.Э. Физические основы механики: учебное пособие. 3-е изд.- СПб.: «Лань», 2008.- 768с.
Лабораторная работа №5
ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ СТОЛКНОВЕНИЯ ШАРОВ
Цель работы: проверить экспериментально законы сохранения энергии и импульса в механических процессах.
Принадлежности: установка по изучению законов соударения шаров, шары, весы технические, разновес.
Теория метода
Для замкнутой системы тел установлен закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы тел с течением времени не изменяется:
. (1)
Из этого закона следует, что взаимодействие тел, составляющих замкнутую систему, приводит только к обмену импульсами междуэтими телами, но не может изменить общего импульса системы как целого.
Столкновение шаров позволяет нам исследовать закон сохранения импульса (количества движения). Пренебрегая силами трения в подвесе, сопротивлением воздуха, растяжимостью нитей и т.д., считаем соударяющиеся шары изолированной замкнутой системой. Тогда при отсутствии передачи массы от одного шара к другому, закон сохранения импульса запишется так:
. (2)
На основании закона сохранения энергии имеем
, (3)
где m1и m2 – массы шаров;U1 иU2 – скорости шаров в момент после удара; V1и V2– скорости шаров в момент до удара; - энергия внутреннего возбуждения.
В данной работе мы ограничимся рассмотрением случая центрального удара.
Абсолютно упругим ударом будем называть такой удар, когда энергия внутреннего возбуждения равна нулю =0. Абсолютно неупругим ударом будем называть такой удар, когда скорости шаров после удара равны друг другу U1 = U2. Такие удары осуществить очень трудно, фактически удар всегда промежуточный, т.е. когда справедливы формулы (2) и (3).
При центральном абсолютно упругом ударе формулы (2) и (3) запишутся так:
;
(4)
.
Переписав эти равенства в виде
;
(4а)
.
и деля второе на первое получим
или .
Таким образом, при центральном абсолютно упругом соударении шаров относительная скорость их меняет свое направление на противоположное, оставаясь неизменной по величине.
В случае не абсолютно упругого соударения шаров часть кинетической энергии шаров переходит в энергию внутреннего возбуждения. Тогда
. (5)
Выполняя преобразования, аналогичные предыдущим, можно получить
, (6)
т.е. при неупругом ударе шаров относительная скорость их меняет свое направление на противоположное, уменьшаясь в то же время по абсолютной величине. Беря только модуль относительной скорости, можно записать
.(7)
Для количественной оценки уменьшения относительной скорости вводится коэффициент восстановления
Рис.1
Рис.2
. (8)
В условиях опыта коэффициент восстановления может считаться величиной, зависящей только от материала исследуемых тел, посредством которого можно характеризовать упругие свойства того или иного материала. Очевидно, что у реальных тел всегда k<1.