Рис. 5
3 1 2
Рис. 6
Потенциальную энергию шара в положении равновесия примем равной нулю. За начало отсчета высоты примем высоту, на которой находится центр масс шара в этом положении. Тогда, при отклонении шара на угол , он обладает потенциальной энергиейгдемасса шара. Если шар отпустить, он будет двигаться к положению равновесия, и его потенциальная энергия переходит в кинетическую. В положении равновесия вся потенциальная энергия шара переходит в кинетическую, т.е.
где скорость шара при прохождении положения равновесия.
Из рис. 6 видно, что
тогда
(14)
После удара о стенку шар отскочил на угол его скорость равна:
(15)
Коэффициент восстановления относительной скорости шара равен:
(16)
3. Порядок выполнения работы
1. Включить вольтметр ВК7-15 и источник питания ЛИПС III-10 в сеть 220 В.
2. Включить вольтметр кнопкой и дать прибору прогреться 5 минут.
3. Установить предел измерения прибора, 10В.
4. Проверить установку нуля прибора. При выключенном источнике питания установить нуль прибора ручкой «О».
5. Включить ЛИПС III-10 тумблером «СЕТЬ»
7. Тумблер включения на панели установки ФП 109М перевести в положение «вкл.».
8. С помощью регулятора на передней панели ЛИПС III-10 установить напряжение на вольтметре . Отсчет напряжения вести по вольтметру.
9. Взять рукой шарик и отвести его к электромагниту, который должен удерживать шарик в отведенном состоянии.
10. Тумблер включения на панели установки ФП 109М перевести в положение «вкл.» При этом электромагнит освобождает шарик. Шарик, ударяясь о грань куба, отскакивает от него. После этого необходимо поймать шарик рукой, тем самым прекратить разрядку конденсатора С. Зафиксировать показания вольтметра и угол, на который отскочил шарик.
11. п.10 повторить не менее 5 раз для каждой грани куба. Данные свести в таблицу 1.
12. Порядок выключения установки:
Выключить ЛИПС III-10 тумблером «СЕТЬ».
Выключить ВК7-15, нажать кнопку «ВЫКЛ».
Вынуть вилки приборов из розеток 220 В.
13. Для каждого материала рассчитайте время удара по формуле (11) и коэффициент восстановления относительной скорости по формуле (16).
14. Рассчитайте кинетическую энергию шара до и после удара (соответственно) и определите часть кинетической энергии, которая в результате удара перешла во внутреннюю:
.
15. Найдите среднюю силу удара по формуле (3).
14. Согласно известной методике, выведите формулы для определения погрешностей найденных величин. Рассчитайте их. Результаты расчетов сведите в таблицу 2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ
Таблица 1
Мате-риал |
№ п/п |
, В |
, В |
, кг |
, кг | ||||
1 |
1 2 3 4 5 ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 2 3 4 5 ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 2 3 4 5 ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ
Таблица 2
Материал |
№ п/п |
, с |
, с |
Eк, Дж |
ΔEк, Дж |
Eк/, Дж |
ΔEк/, Дж |
Eвн, Дж |
ΔEвн, Дж |
|
|
Fср, Н |
ΔFср, Н |
1 |
1 2 3 4 5 ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 2 3 4 5 ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 2 3 4 5 ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данные для расчетов:
Ом ; Ф; Ом ; Ф; кг.