I Изучение упругого столкновения

1. Во внутренние торцы тележек вставьте штекеры с резинкой и пластинкой. Во внешний торец правой тележки вставьте штекер с иглой.

В правый край рельса вставьте штекер с иглой и наденьте на иглу пробку. Соедините правую тележку с пробкой. Тем самым правая тележка будет соединена с рельсом, и массу m₂ можно считать бесконечно большой(m₂>> m₁, где m₁ – масса левой тележки).

2. Установите правый световой барьер на расстоянии ~ 20 см от правой тележки, (~100 см по шкале).

3. Взведите спусковое устройство и подведите к нему вплотную левую тележку (без грузов).

4. Включите таймер.

5. Спустите защелку пускового устройства.

6. Левая тележка начнет двигаться со скоростью v₁₀, доедет до правой тележки, упруго столкнется с ней и поедет назад.

7. Время пересечения светового барьера при движении вправо (в прямом направлении) покажет третий дисплей таймера (считая слева). Это время t₁₀ соответствует скорости v₁₀.

Время пересечения при обратном движении покажет четвертый дисплей. Это время t₁, соответствует скорости v₁ после столкновения.

8. Повторите пункты 3-7 пять раз, перед каждым измерением обнулите показания таймера.

9. Запишите значения t₁₀ и t₁ в табл. 1. По этим значениям вычислите v₁₀ и v₁ по формулам - где =0,1м – длина пластинок, вставленных в тележки.

Таблица 1

t10	V10	t1	V1
с	м/с	с	м/с

 

10. Сравните v₁₀ и u₁ между собой и с теоретическими выводами.

Согласно теории при m₂>> m₁ и когда второе тело (m₂) неподвижно (v₂₀ = 0) должно быть т.е. тело отскакивает назад без потери скорости.

 

Далее отсоедините правую тележку (m₂) от рельса и проведите измерения меняя массу правой тележки (m₂) в следующем порядке:

1. Установите левый световой барьер на расстоянии~ 25 см (по линейке на рельсе), а правый световой барьер на расстоянии~ 70 см.

2. Взведите пусковое устройство и подвиньте к нему вплотную тележку(m₁) без грузов.

3. Правую тележку (m₂) установите между световыми барьерами, так чтобы пластинка на правой тележке немного не доходила до правого светового барьера.

4. Спустите защелку пускового устройства.

5. Левая тележка начнет двигаться, столкнется с правой тележкой. После столкновения левая тележка остановится (v₁ = 0), а правая начнет двигаться со скоростью v₂. После того как тележка пройдёт через световой барьер, придержите её, чтобы она не билась о торец рельса.

6. Измерьте время (t₁₀) по первому дисплею, оно соответствует скорости левой тележки до удара (v₁₀). Измерьте время (t₂) по третьему дисплею, оно соответствует скорости правой тележки после столкновения (u₂) (по теории при m₂ = m₁ и u₁ = 0, ).

При дополнительных грузах на правой тележке (Dm ³250г) левая тележка будет двигаться обратно и пройдет через световой барьер в обратном направлении. Измерьте время этого прохождения t₁ по второму дисплею. Это время соответствует скорости левой тележки после удара (v₁) (Табл. 2).

7. Повторите измерения 5 раз.

8. Повторите п. 2-7 для разных масс m₂, кладя на правую тележку дополнительные грузы (Dm = 250г, 300г,…400г).

9. Полученные результаты измерений занесите в табл. 2.

 

 

Таблица 2.

m1	m2		t10	t1	t2	u10	u1	u2
кг	кг	м	с	с	с	м/с	м/с	м/с
0,4	0,4	0,1
0,4	0,65	0,1
0,4	0,70
0,4	0,80	0,1

 

Замечание: в таблице приведены ориентировочные значения масс. Точное значение масс определяется взвешиванием тележки.

10. По измеренным данным вычислить импульсы Р₁₀, Р₁, Р₂ и кинетические энергии тележек (W₁₀, W₁, W₂) и занести эти значения в таблицу 3.

 

Таблица 3.

m1	m2	Р10	Р1	Р2	Р2-Р1	W10	W1	W2	W2+W1
кг	кг					Дж	Дж	Дж	Дж
0,4	0,4
0,4	0,4

 

11. На основе вычисленных значений импульсов и энергий сделайте вывод о выполнении законов сохранения импульса и энергии.