Методика проведения работы

Приборы и материалы, применяемые в работе

(наименование, основные характеристики)

Установка представлена на рис. 5 и включает в свой состав: 1- основание; 2 - вертикальную стойку; 3 - верхний кронштейн; 4 - корпус; 5 - электромагнит; 6 - нити для подвески металлических шаров; 7 - провода для обеспечения электрического контакта шаров с клеммами 10.

Основание снабжено тремя регулируемыми опорами 8 и зажимом 9 для фиксации вертикальной стойки 2 (выполненной из металлической трубы); на верхнем кронштейне 3, предназначенном для подвески шаров, расположены узлы регулировки, обеспечивающие прямой центральный удар шаров, и клеммы 10; корпус 4 предназначен для крепления шкалы 11 угловых перемещений; электромагнит 5 предназначен для фиксации исходного положения одного из шаров 12.

Металлические шары выполнены из алюминия, латуни и стали.

Установка работает от блока электронного ФМ 1/1. Электропитание блока осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В.

Теоретические положения

Импульс: = m (). Существует два предельных вида удара: абсолютно упругий и абсолютно неупругий.

Абсолютно упругим называется такой удар, при котором механическая энергия тел не переходит в другие, немеханические, виды энергии, а размеры и форма тел полностью восстанавливаются после удара.

Абсолютно неупругим ударом называется такой удар, при котором размеры и форма тел не восстанавливаются после удара.

Рассмотрим абсолютно неупругий удар:

( + )

а) до удара б) после удара

Рис. 1

По закону сохранения импульса имеем

+ = ,

или

+ = ( + ) ,

откуда

= . (1)

Рассмотрим абсолютно упругий удар:

a) до удара б) после удара

Рис. 2

Тогда законы сохранения импульса и энергии запишутся в виде

+ = + ; (2)

. (3)

“лобовое” столкновение частиц:

= 0

а) до удара б) после удара

Рис. 3

= ; (4)

= . (5)

и - скоростей шаров после удара.

Проанализируем передачу энергии при ударе.

m << m . Тогда, пренебрегая в знаменателе для величиной m по сравнению с m , получаем формулу

≈ ,

с учетом которой кинетическая энергия шара m после удара:

т. к. m / m <<1.

Коэффициент восстановления скорости: = .

Коэффициент восстановления энергии: = .

Методика проведения работы

(формулы, зависимости физических величин и т.д.)

В соответствии с уравнением (2) (второй шар неподвижен) закон сохранения импульса запишется:

m = m + m , (6)

где - скорость налетающего шара в момент перед ударом, , - соответственно, скорости шаров после удара.

l cos



а) исходное б) до удара в) после удара г) конечное

состояние состояние

Рис. 4

В проекции на ось x (рис. 4, б,в) уравнение (6) принимает вид

= - . (7)

Исходя из закона сохранения полной механической энергии, для шара до удара можно записать:

= , (8)

из (рис. 4, а, г) h = l - lcos ( - угол отклонения шарика с нитью в исходном положении; - угол отклонения нити с шариком после столкновения с шариком m ), тогда из (8) получим