Опис вимірювальної установки і методика вимірювань

На стійкій підставці закріплена вертикальна труба (1) з підвісами для куль (2) (рис. 2.1.1). Одна з куль (масою ) знаходиться в стані спокою ( ), а інша (масою ) – відхиляється на довільний кут. За шкалою (3) відраховуються кути відхилення куль у градусах.

Виразимо енергетичний коефіцієнт відновлення через кути відхилення куль до і після удару.

Припустимо, що кулю масою відводять на висоту над початковим рівнем відліку потенціальної енергії (0), потім відпускають. Безпосередньо перед ударом куля має швидкість .

З гідно з законом збереження механічної енергії

, (2.1.6)

де (див рис 2.1.2) або .

Після удару кулі розходяться, піднімаючись на висоту і . Кінетичні енергії куль відразу після удару дорівнюватимуть потенціальним енергіям в точках, які відповідають кутам відхилення і .

, (2.1.7)

, (2.1.8)

 

Підставивши (2.1.6) - (2.1.8) у (2.1.3), одержимо



Знаючи вираз для , і через кути , і , знайдемо робочу формулу для :

,

(2.1.9)

де – кут відхилення кулі до зіткнення; і – кути відхилення куль і після зіткнення.

Враховуючи, що , запишемо закон збереження імпульсу для довільного удару

.

(2.1.10)

З формул (2.1.6) - (2.1.8) випливає, що

; ; 

Залежність , і від кутів , і відома, тому

.

(2.1.11)

Знак плюс в правій частині (2.1.11) відповідає випадку, коли куля рухається після удару в початковому напрямку, а знак мінус – у протилежному.

Порядок виконання роботи

У роботі ставляться дві задачі:

1. Визначення енергетичного коефіцієнта відновлення для різних пар куль, що стикаються.

2. Перевірка закону збереження імпульсу при ударі.

Проведіть досліди щодо зіткнення різних пар куль. У кожному досліді виміряйте кути відхилення , , . Маси куль, що співударяються і , а також відношення мас заповнюються автоматично. Обчисліть енергетичний коефіцієнт відновлення за формулою (2.1.9). Встановіть тип удару, порівняйте експериментальні значення з теоретичним значенням для абсолютно пружного і абсолютно непружного (2.1.4) удару. Дані занесіть у протокол дослідів.

Таблиця 2.1.1

№ п/п

, град.

, град.

, град.

, кг

, кг

Тип співудару

Запитання, що часто виникають.

1. Як провести дослід? Спочатку треба вибрати кулі, які будуть стикатися. Далі треба відхилити праву кулю на довільний кут (цей кут потрібно запам’ятати) і відпустити кулю. Після того як кулі зупиняться, потрібно занести експериментальні дані в протокол дослідів і обчислити шукані величини.

2. Як вибрати кулю? Для зміни кулі потрібно навести курсор миші на кулю, яка знаходиться в коробці і натиснути ліву кнопку миші. Кулю з лівого боку вибирають з лівої коробки, з правого – з правої.

3. Як відхилити кулю на довільний кут? Для того, щоб відхилити кулю, закріплену до підвісу, слід навести на неї курсор миші, натиснути ліву кнопку миші, і, утримуючи її, відхилити кулю на довільний кут. Кут зручно заміряти за нижньою шкалою.