Дослідження пружного удару кулі та вертикальної плити

Мета роботи: Визначте коефіцієнт відновлення та роботу деформації металевої кульки.

Прилади та матеріали: лабораторна установка, металева та пластмасова кульки.

4.1. Короткі теоретичні відомості.

Ударом називають короткочасну взаємодію тіл внаслідок їх зіткнення. При пружному ударі тіла спочатку деформуються, а потім їхні форми відновлюються.

Мірою пружності удару є коефіцієнт відновлення:

, (4.1)

де v та v₀ - нормальні складові швидкостей кулі відповідно при падінні на поверхню і при відбиванні від неї.

Для всіх реальних тіл v > v₀, а значить  < 1, тобто форма тіл відновлюється не повністю. Тому частина кінетичної енергії тіл, що стикаються, переходить в роботу деформації А_д.

4.2. Опис лабораторної установки

Рис. 4.1.

Схема лабораторної установки зображена на рис. 4.1. Масивна стальна плита (1) закріплена на підставці (2). Стальна кулька (3) і пластмасова (4) підвішені так, що вони дотикаються до плити. Кути відхилення кульок від положення рівноваги вимірюють за допомогою шкали (5).

Застосувавши закони збереження енергії та імпульсу, одержимо розрахункові формули для визначення коефіцієнта

в

152

ідновлення () і роботи деформації (А_д) кульки:

(4.3)

(4.4)

де  - кут, на який відхиляємо кульку до удару, ₀ - кут, на який відхиляється кулька після удару об вертикальну плиту, g – прискорення вільного падіння, L – довжина підвісу кульки, м, m – маса кульки, що дорівнює 34 г в аудиторії 417 та ______. г в аудиторії 418 для стальних кульок і 11 грам в обох аудиторіях для пластмасових кульок.

4.3. Порядок виконання роботи

а). Визначення коефіцієнта відновлення

1. Виміряйте з точністю до міліметра відстань L від центра кульки (стальної та пластикової) до точки підвісу.

2. Відхиліть відповідну кульку на кут 16⁰.

3. Відпустіть кульку і стежачи за її рухом після відбивання від плити, виміряйте за шкалою максимальний кут відхилення.

4. Всі операції описані в пунктах 1-3, повторіть 5 разів, заносячи кожного до таблиць 4.1 та 4.2.

5. За формулою (4.3) обчисліть коефіцієнти відновлення для кожної кульки: стальної та пластмасової.

6. Обчисліть середнє арифметичне значення коефіцієнта відновлення для обох кульок:

7. Обчисліть середнє квадратичне відхилення:

8. Обчисліть довірчий інтервал:

де t(, n) - коефіцієнт Ст’юдента (таблиця є в лабораторії).

Т

153

аблиця 4.1.

Коефіцієнт відновлення для стальної кулі

№	Lст, м	α, град	α0, град			( )2
1
2
3
4
5

Таблиця 4.2.

Коефіцієнт відновлення для пластмасової кулі

№	Lпл, м	α, град	α0, град			( )2
1
2
3
4
5

9. Запишіть остаточний результат для стальної та пластмасової кульок:

10. Обчисліть відносну похибку обчислень: