1. Используя данные измерений, для каждого опыта определить t и tср как среднеарифметическое из 3 – 5 измерений.
2. Пользуясь формулой , вычислить ускорения.
3. Подсчитать погрешность измерения ускорений
,
где =0,5 см, и записать окончательный результат в виде: .
4. По данным измерений задания 1 показать, что ускорения системы для различных S при одной и ой же движущей силе в пределах ошибок равны.
5. Используя данные измерений задания 2, проверить выполнимость соотношений (3.4) и (3.5).
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте цель работы.
2. Дать определение материальной точки, абсолютно твердого тела.
3. Что изучает механика? Каковы ее основные разделы?
4. Как определяются скорость и ускорение материальной точки?
5. От чего зависит длина пути при равномерном, равноускоренном движениях?
6. Какое движение твердого тела называется поступательным; свободным падением?
7. Является ли движение правого грузика в машине Атвуда свободным падением?
8. Что такое сила, масса?
9. Сформулируйте законы Ньютона.
10. Примените II закон Ньютона к движению грузиков в работе.
11. От чего зависит сила, сообщающая ускорение системе грузиков на нити?
12. 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 удара t 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)