Експериментальні подробиці

Електромагніт вимикається натисканням кнопки "Пуск". В проміжках між експериментами електромагніт бажано вимикати!

Час зіткнення куль фіксується електронним секундоміром, якого під­ключено до електричного кола, утвореного кулями та нитками підвісу. При зіткненні куль коло замикається і секундомір спрацьовує.

Завдання

1. Візьміть дві сталеві кулі з однаковими номерами. Зважте їх і обережно закріпіть на підвісах. Впевніться у тому, що при зіткненні удар буде центральним¹.

2. Відхиліть кулю 2 (рис. 1.3.) на деякий кут і відпустіть. Виміряйте кут відхилення кулі 1 після першого зіткнення. Вимірювання слід повторити не менше 10 разів.

3. Повторіть вимірювання за п.2 для різних початкових кутів відхилення кулі (ре­ко­мендуємо 5°, 10°, 15°).

4. Повторіть досліди п. 2, 3 для іншої пари однакових куль (всього необ­хід­но дослідити три пари куль).

5. Візьміть пару куль з різними номерами. Зважте їх. Повторіть дослід п.2 та п.3. Як ви вважаєте, чому кулі мають як різні, так і однакові номери?

6. Підберіть ще дві пари куль з різними номерами і повторіть з ними дослід п.5. Таким чином ви повинні отримати дані для 6 пар куль по три кути для кожної пари (всього 18 вимірів кута відхилення).

7. Поміркуйте, які похибки вносять прилади? Чи можна їх оцінити, як це зробити? Які вони: випадкові чи систематичні?

Обробка результатів експерименту

1. Для пар куль з однаковими номерами.

1.1 Розрахуйте за формулою (14) швидкість куль перед та після зіткнення.

1.2 За формулою (18) знайдіть значення  у кожному випадку.

1.3 Визначте похибку експерименту. Чи залежить величина похибки від по­чат­ко­во­го кута відхилення кулі? Чи залежить значення  від маси куль в межах похибки експерименту?

2. Для пар куль з різними номерами.

2.1 Повторіть розрахунки п.1.1. Визначте похибку.

2.2 Користуючись отриманими значеннями , розрахуйте співвідношення для мас куль за формулою (19). Визначте похибку.

2.3 Порівняйте отримані значення співвідношень для мас куль за резуль­татами без­по­середніх вимірів. Чи співпадають ці величини в межах похибки експерименту?

Контрольні запитання:

1. Поясніть, як будуть рухатись кулі за нецентрального зіткнення.

2. Припустимо, маса однієї з куль значно більша за масу другої кулі. Визначте швид­ко­сті куль після абсолютно пружного зіткнення, якщо на початку експерименту у стані спо­кою перебувала а) легша куля; б) важча куля. Визначте частку переданого імпульсу та енергії порівняно з початковими значеннями в обох випадках.

3. Наскільки точно виконуються закони збереження імпульсу та механічної енергії в проведених експериментах? Що призводить до відхилень від законів збереження?

4. Як на вашу думку, чи залежать похибки проведених експериментів від розмірів куль? Які труднощі виникнуть, якщо збільшити розміри куль? А якщо зменшити?

1 Центральним ударом називають зіткнення двох тіл, при якому їх відносна швидкість лежить на прямій, що з’єднує центри мас тіл в момент зіткнення.

28