Определить среднюю силу удара
Изменение импульса тела равно импульсу средней силы, действующей на тело
.
Применяя эту формулу для ударяемого шара массой m2, получим (в проекциях на горизонтальную ось)
,
где
- скорость шара после удара (до столкновения
шар находился в покое); <F>
- средняя сила удара; t
- длительность удара.
Определим
Подставив сюда вместо
выражение (4), получим расчетную формулу
для средней силы удара
,
(8)
где
l
- длина подвеса шара;
- угол, на который отклоняется второй
шар после удара.
Порядок выполнения работы
1. Провести корректировку осевой установки шаров. Для этого шар, который расположен выше, повернуть так, чтобы риски на шарах находились на одном уровне.
2. Установить электромагнит на выбранном расстоянии от начала шкалы и на такой высоте, чтобы его ось была продолжением черты на шаре.
3. Включить прибор в сеть. Нажать клавишу "СЕТЬ" микросекундомера.
4. Отжать клавишу "ПУСК".
5. Правый шар
отклонить от положения равновесия на
угол
и удерживать его в этом положении
электромагнитом. Левый шар оставить в
состоянии покоя.
6. Нажать кнопку "СБРОС".
7. Нажать кнопку "ПУСК".
8. После столкновения
шаров отметить углы отклонения шаров
и
.
9. Измерить продолжительность столкновения шаров t.
10. Опыт повторить пять раз, выполняя пункты 4 - 9 при одном и том же значении α1. Результаты измерений записать в табл. 1.
11. Отжать клавишу "СЕТЬ".
12. При помощи мерной ленты определить длину l подвески шаров (от точки подвеса до центра тяжести шара).
Таблица 1
|
m1 = |
M2 = |
Δm = |
l = |
Δl = |
|
α1 = |
Δα1 = |
Число измерений n = |
||
|
i |
1 |
2 |
.............. |
n |
|
α1' |
|
|
|
<α1'> |
|
α2' |
|
|
|
<α2'> |
|
τ |
|
|
|
<τ> |
13. Рассчитать
средние значения и погрешности измерений
величин
,
,
t
по формулам
,
,
где x - измеряемая величина, n - число измерений, t(a,n) - коэффициент Стьюдента. Учесть техническую погрешность Δxт.
14. По формулам
(2), (5), (6) и (7) определить импульсы шаров
,
,
и
до и после столкновения, подставляя
средние значения углов отклонения <α1'>
и <α2'>.
15. Вычислить погрешности измерения импульсов по формулам:
,
,
,
.
Углы необходимо выражать в радианах; Dl равно цене деления
мерной ленты; Da1 - цене деления шкалы.
16. Сравнить полученные значения px и px', которые должны совпадать в пределах ошибок измерений при выполнении следующего неравенства:
(9)
17. Вычислить среднюю силу удара по формуле (8), подставляя в нее <α2'> <τ>.
18. Вычислить погрешность измерения силы удара по формуле
.
(10)
19. Результаты измерений записать в табл. 2.
Таблица 2
|
<α1'> = , Δα1' = |
<α1'> = , Δα2' = |
<τ> = , Δτ = |
|
p = , Δp = |
p' = , Δp' = |
Записать неравенство (9) |
|
F = |
ΔF = |
|