Описание экспериментальной установки. Общая схема экспериментальной установки представлена на рис

Общая схема экспериментальной установки представлена на рис. 1.

В данной задаче используются два шара 4 и 5 массами m ₁, m ₂, изготовленные из одного материала (рис. 1).Если один из шаров вывести из положения равновесия, отклонив на угол j₁₀, соответствующий высоте h ₁₀, то после соударения шаров их отклонение от положения равновесия будет составлять углы j ₁ и j ₂.

Высота подъема каждого шара (см. рис.1) , (9)

где j – угол отклонения шара от положения равновесия; l – длина нити.

Из закона сохранения механической энергии для каждого из шаров

, (10)

где h_н и h_к – соответственно начальная и конечная высоты подъема шара; v _н и v _к – начальная и конечная скорости шара. При движении из верхнего положения (скорость в верхней точке v _н = 0) в нижнее (h_к = 0) формула (10) примет вид

, (11)

Аналогично, при движении из нижнего положения (h_н = 0) в точку максимального подъема (v _к = 0) формула (10) примет вид

. (12)

Таким образом, в нашем случае скорости до и после соударения можно вычислить по максимальной высоте подъема

. (13)

\Зная величину длины нити l и измеряя углы j₁₀, j₁, j₂, можно по формуле (13) вычислить соответствующие им значения скоростей v₀₁, v₁, v₂, по формуле (8) – коэффициент восстановления К и по формуле (7) – величину потери энергии D W.

Порядок выполнения работы

Определение углов отклонения:

1) установить шары массой m ₁ и m ₂ в положение равновесия;

2) нажать кнопку 7 «СЕТЬ». При этом включается электромагнит 2;

3) отклонить шар m ₁ на угол j₁₀ до касания с электромагнитом 2; при этом шар m ₁ зафиксируется в неподвижном положении;

4) нажать кнопку 8 «ПУСК» и зафиксировать угол отклонения j₂ шара m ₂ и угол отклонения j₁ шара m₁ после удара;

5) для выбранного угла j₁₀ провести измерения не менее 7 раз. Результаты измерений углов j₁ и j₂ занести в табл. 1.

Таблица 1.

Массы шаров: m 1 = кг; m 2 = кг
Угол отклонения j10 =; длина нитей l = м.
Измерения								Среднее
j1
j2

Обработка результатов эксперимента

1) пользуясь данными табл. 1, вычислить средние значения углов j₁ и j₂ и занести их в табл. 1;

2) пользуясь средними значениями углов j₁ и j₂, а также значением j₁₀, по формуле (13) вычислить скорости шаров v₁₀, v₁, v₂. Результаты занести в таблицу 2;

Таблица 2.

v10, м/с	v1, м/с	v2, м/с	К	D W, Дж

3) рассчитать коэффициент восстановления К по формуле (8), пользуясь данными табл. 2. Результаты занести в табл.2;

4) по формуле (7) вычислить потерю энергии D W. Значения скоростей взять из табл. 2, а значения масс шаров – из таблицы на установке;

5) вычислить значения импульсов шаров до удара и после удара;

6) проверить выполнение закона сохранения импульса, используя соотношение (2).

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №106