Прилади: прилад для дослідження зіткнення куль ГРП – 08; комплект змінних куль (масами 52, 63, 75, 97, 103, 115 г).
У механіці удар - це короткочасна взаємодія двох чи більше тіл, яка виникає при їх зіткненні.
Наприклад, зіткнення куль, удар молота і кувалди, влучення кулі в мішень і т.і. Удар, під час якого швидкості куль спрямовані уздовж прямої, що з'єднує центри ваги куль, називається центральним. Удар буває непружнім і пружнім. При непружному зіткненні кінетична енергія куль, що рухаються, частково чи цілком переходить у внутрішню енергію куль, тобто в теплову енергію. Якщо кінетична енергія куль, що рухаються, частково переходить у внутрішню енергію куль, то вони після зіткнення рухаються разом як одне ціле. Якщо кінетична енергія куль, що рухаються, цілком переходить у внутрішню енергію куль, то вони після зіткнення не рухаються. При непружному ударі виконується закон збереження кількості руху (рис. 1).
Рис. 1
Кількість руху Р1 куль до зіткнення
, (1)
. (2)
Після непружного удару обидві кулі рухаються з однаковою швидкістю і кількість руху Р2 після удару:
, (3)
(4)
В ізольованій системі Fзовніш.= 0 кількість руху незмінна: Р1 = Р2
(5)
Швидкість після непружного удару
(6)
Знак «мінус» у формулі (6) використовується у тому випадку, якщо кулі рухаються назустріч одна одній.
Теплота Q, що виділяється під час удару, дорівнює роботі деформації А і зміні кінетичної енергії куль:
.
При пружному ударі кінетична енергія куль, що рухаються, переходить у потенційну енергію їхньої пружної деформації, потім потенційна енергія пружної деформації куль переходить у кінетичну енергію (рис. 2).
При пружному ударі має місце закон збереження енергії і закон збереження кількості руху.
Закон збереження кількості руху
, (8)
де 
і 
- швидкості куль після пружного удару.
Рис.2
Закон збереження енергії
. (9)
Вирішуючи спільно систему рівняння (8) і (9), отримаємо швидкості куль після удару:
(10)
. (11)
У роботі ми будемо розглядати центральний пружний удар. За другим законом Ньютона
, (12)
де F – середня сила удару, dt - час удару, тобто час зіткнення тіл, m - маса однієї з куль, d(mv) - зміна кількості руху кулі, що виникає в результаті удару.
Якщо m1 = m2, а V1 = 0, то з формули (10) 
, а з формули (11) 
, тобто кулі обмінюються швидкостями.
Оскільки друга куля після зіткнення залишається у спокої 
, то зміна кількості руху її
. (13)
Тоді формулу (12) можна записати
, (14)
де τ – час удару.
Із формули (14)
. (15)
Якщо маси куль відомі, то середню силу удару можна обчислити, знаючи швидкість кулі V2 у момент безпосередньо до зіткнення і час зіткнення τ.
Рис.3.
Куля, відведена від положення рівноваги на кут α (рис. 3), має запас потенційної енергії
. (16)
Ця енергія в момент початкового опору куль переходить у кінетичну енергію
. (17)
За законом збереження енергії
, (18)
відкіля
, (19)
. (20)
Тоді
. (21)
Порядок виконання роботи
1. Включити мікросекундомір (1) у мережу. Для цього вставити вилку у розетку і натиснути клавішу «мережа».
2. Праву кулю відсунути у бік електромагніта (2), ліву - на «0» шкали. Вимірити транспортиром кут a.
3. Віджати клавішу «пуск» і мікросекундоміром виміряти тривалість зіткнення куль.
4. За допомогою лінійки визначити довжину підвіски куль як найкоротшу відстань між стрижнем С зверху кронштейна і центром кулі. Вимір виконати з точністю до ± 1 мм.
5. За формулою (21) підрахувати швидкість правої кулі перед ударом.
6. За формулою (15) визначити середню силу пружного удару двох куль.
7. Дані занести у таблицю.
8. Дослід повторити п'ять разів.
9. Визначити абсолютну помилку 
.
10. Визначити (∆Fi)2 .
11. Визначити середню квадратичну помилку середнього значення F
.
12. Визначити довірчий інтервал ЕF = S(F)tp,n.
13. Визначити відносну помилку 
100%.
14. Записати остаточний результат вимірів: 
при р =0,95.
Контрольні запитання
1. Що таке удар?
2. Що таке непружний удар?
3. Що таке пружний удар?
4. Сформулювати закон збереження кількості руху.
5. Сформулювати закон збереження і перетворення енергії.
6. Чому сили, що виникають при ударі, великі?
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 20 – а
Визначення прискорення вільного падіння за допомогою машини Атвуда
Теоретичні відомості
Принцип роботи приладу (машини Атвуда) заснований на використанні законів вільного падіння тіла в повітрі. На машині Атвуда можна визначити прискорення сили ваги g, що і є метою даної лабораторної роботи. Визначення прискорення g носить наближений характер через наявність сил тертя, сили опору повітря, малу величину маси нитки, що зв'язує навантаження з роликом (рис.1).
Рис.
