Контрольные вопросы
Сформулируйте цель работы.
Дать определение материальной точки, абсолютно твердого тела.
Что изучает механика? Каковы ее основные разделы?
Как определяются скорость и ускорение материальной точки?
От чего зависит длина пути при равномерном, равноускоренном движениях?
Какое движение твердого тела называется поступательным; свободным падением?
Является ли движение правого грузика в машине Атвуда свободным падением?
Что такое сила, масса?
Сформулируйте законы Ньютона.
Примените II закон Ньютона к движению грузиков в работе.
От чего зависит сила, сообщающая ускорение системе грузиков на нити?
Сделайте выводы по работе.
4. Удар шаров
Приборы и принадлежности: прибор для исследования столкновения шаров РМ-08, линейка.
Перед выполнением работы необходимо изучить следующие темы из курса механики: второй закон Ньютона (закон изменения импульса), закон сохранения импульса, работа и механическая энергия, закон сохранения механической энергии.
Введение
Удар – совокупность явлений, связанных со значительными изменениями скорости тела за малый промежуток времени (тысячные доли секунды). В качестве меры механического взаимодействия тел при ударе служит импульс силы за время удара:
,
(4.1)
где
-
средняя сила при ударе.
Из 2-го закона
Ньютона
измеряя время удараt
и изменение импульса тела за время удара
,
можно определить среднюю силу удара.
В настоящей работе
рассматривается удар шаров, подвешенных
в виде маятников, причем один шар до
удара покоится (
).
Удар происходит в положении, соответствующем
равновесию тел, и является центральным
и прямым. Применяем к ударяющимся шарам
закон сохранения импульса для упругого
удара
.
(4.2)
Для шаров одинаковой
массы
.
На основании закона сохранения энергии
можно записать:
.
(4.3)
Учитывая равенство масс соударяющихся шаров, уравнение (4.3) можно записать в виде:
.
Решая совместно (4.2) и (4.3) с учетом равенства масс, получим:
или
.
При не абсолютно упругом ударе часть кинетической энергии шаров переходит в энергию остаточной деформации, тогда:
.
В этом случае для относительных скоростей получим следующее соотношение:
.
Относительная скорость изменит направление на противоположное, уменьшаясь по абсолютной величине. Для количественной оценки уменьшения относительной скорости вводится коэффициент восстановления скорости
,
в нашей работе
.
(4.4)
В условиях опыта Kл может считаться величиной, зависящей только от материала соударяющихся тел. Коэффициент восстановления скорости служит для характеристики упругих свойств различных материалов и может принимать значения от 0 до 1. Для реальных тел Kv <1.
Не абсолютно упругий удар сопровождается остаточной деформацией. Энергию остаточной деформации можно определить из закона сохранения энергии, для одинаковых шаров получим следующее выражение:
.
(4.5)
Коэффициент восстановления энергии определяется как отношение суммарной кинетической энергии тел после удара к суммарной кинетической энергии тел до удара
,
в нашей работе 
.
(4.6)