лабораторная работа 2, механика. лаба 2. Лабораторная работа 2. 1 Изучение абсолютно упругого столкновение тел По дисциплине Физика

• Название: Лабораторная работа 2. 1 Изучение абсолютно упругого столкновение тел По дисциплине Физика
• Анкор: лабораторная работа 2, механика
• Дата: 23.02.2022
• Размер: 0.78 Mb.
• Имя файла: лаба 2.docx
• Тип: Лабораторная работа; #371399
• страница: 1 из 2

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации



Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2.1

Изучение абсолютно упругого столкновение тел

По дисциплине Физика

(наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану)

Выполнил: студент гр. ИЗС-20-2 Панин .Н.Е.

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)

Дата:

Проверил

руководитель работы: Доцент Цыганов .А.Б

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2020

1.Цель работы : исследовать упругое и неупругое столкновение двух тел; изучить законы сохранения импульса и энергии; выполнить сравнительную оценку экспериментальных и теоретических данных.

2.Краткое теоретическое содержание :

2.1)Явление, изученное в процессе работы: явление абсолютно упругого и абсолютно неупругого удара

2.2) Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

Абсолютно упругий удар – удар, после которого форма и размеры тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествующего столкновению. При этом ударе механическая энергия тел не переходит в другие, немеханические виды энергии.

Удар (столкновение, соударение) – взаимодействие тел, при котором происходит их деформация, то есть изменение их формы или размера. Длительность взаимодействия при этом равна нулю (мгновенное событие). Применяется в качестве модели для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.

Абсолютно неупругий удар – столкновение двух тел, после которого форма и размеры тел не восстанавливаются. При этом ударе кинетическая энергия полностью или частично превращается во внутреннюю энергию, приводя к повышению температуры тел. После удара столкнувшиеся тела либо движутся вместе с одинаковой скоростью, либо покоятся. При абсолютно неупругом ударе выполняется только закон сохранения импульса.

2.3) Законы и соотношения:

Для абсолютно упругого удара :

Закон сохранения импульса :


Закон сохранения энергии:



Где -масса первой тележки , -масса второй тележки , -скорость 1 тележки до удара , -скорость 2 тележки до удара , -скорость 1 тележки после удара , -скорость 2 тележки после удара

Для абсолютно неупругого удара :



Количество механической энергии перешедшей во внутреннюю энергию (в тепло) равно Vразности энергий до удара (W10 + W20) и после удара W:



Где m₁, m₂ – массы шаров; , W₁₀,W₂₀ - скорости и энергии шаров до удара; , W - скорость и энергия обоих шаров после удара

3.Общий вид установки:

Экспериментальная установка представляет собой рельс (1), по которому могут перемещаться почти без трения две тележки (2). Сбоку в тележки вставлены плоские пластины (3) определенной длины (10 см). К торцам тележек могут прикрепляться штекеры (4) разного вида: с резинкой и пластинкой для изучения упругого удара, с иглой и пробкой для изучения неупругого удара. В левом конце рельса укреплена стартовая система (5), с помощью которой можно сообщать скорость левой тележке. Эта стартовая система позволяет выбирать три значения скорости. Рекомендуется использовать вторую позицию. Сбоку к рельсу прикреплены два устройства, называемые световыми барьерами (6). Они состоят из источника света и приемника света. При движении тележки пластинка прикрепленная сбоку к тележке перекрывает луч света на некоторое время, зависящее от скорости тележки. Это время можно измерить и, следовательно, определить скорость тележки. Световые барьеры подсоединены к измерительному прибору (таймеру) (7). На приборе имеется 4 дисплея, на которых высвечивается время прохождения пластинкой светового барьера (для левой и правой тележки и для движения в прямом и обратном направлении). По этому времени можно вычислить скорость любой тележки до и после столкновения.

4. Основные расчетные формулы:

Абсолютно неупругий удар:





Частные случаи

1. Ударяемое тело (m₂) неподвижно (₂₀ = 0).





(2.6)

2. Масса ударяемого тела велика по сравнению с налетающим телом, (m₂ >>m₁).



То есть, в этом случае почти вся кинетическая энергия переходит в тепло.

3. Масса ударяемого тела мала по сравнению с налетающим телом, (m₂<< m₁)



Соответственно из формулы (2.4) получаем, что Q  0, то есть, кинетическая энергия движущегося шара переходит в кинетическую энергию системы

Абсолютно упругий удар





Частные случаи

1. Массы шаров одинаковы, m₁ = m₂.



То есть, шары при соударении обмениваются скоростями.

2. Один из шаров, например, второй неподвижен (₂₀ = 0).

После удара он будет двигаться со скоростью равной скорости первого шара (и в том же направлении), а первый шар остановится.

3. Удар шара о массивную стенку массой m₂ (m₂ >> m₁).

,



4. Скорость стенки ₂₀ остаётся неизменной (стена неподвижна, ₂₀ = 0).

Ударившийся о стену шарик отскочит обратно практически с той же скоростью, то есть .

5.Исходные данные:

6.Таблицы: Изучение упругого столкновения

Значения полученные при одинаковых массах тележек:

Таблица 1

Величина
единица измерения номер опыта	c	м/c	с	м/с
1	0,132	0,76	0,172	0,58
2	0,164	0,61	0,251	0,40
3	0,164	0,61	0,217	0,46
4	0,181	0,55	0,260	0,38
5	0,228	0,44	0,431	0,23
6	0,182	0,55	0,267	0,37

Значения полученные при разных массах тележек:

Таблица 2

	m1	m2	l	t10	t1	t2	v10	v1	v2
	кг	кг	м	с	с	с	м/с	м/с	м/с
1	0,4	0,389	0,1	0,163	-	0,178	0,61	0	0,61
2	0,4	0,638	0,1	0,124	1,156	0,173	0,81	0,09	0,58
3	0,4	0,638	0,1	0,173	1,216	0,239	0,58	0,08	0,42
4	0,4	0,638	0,1	0,153	1,334	0,216	0,65	0,07	0,46
5	0,4	0,638	0,1	0,135	0,917	0,187	0,74	0,11	0,53
6	0,4	0,638	0,1	0,149	1,022	0,209	0,67	0,10	0,48
7	0,4	0,698	0,1	0,145	0,747	0,219	0,69	0,13	0,46
8	0,4	0,698	0,1	0,15	0,768	0,227	0,67	0,13	0,44
9	0,4	0,698	0,1	0,15	0,796	0,227	0,67	0,13	0,44
10	0,4	0,698	0,1	0,133	0,725	0,2	0,75	0,14	0,50
11	0,4	0,698	0,1	0,122	0,658	0,182	0,82	0,15	0,55
12	0,4	0,698	0,1	0,125	0,676	0,186	0,80	0,15	0,54
13	0,4	0,736	0,1	0,128	0,616	0,2	0,78	0,16	0,50
14	0,4	0,736	0,1	0,159	0,853	0,251	0,63	0,12	0,40
15	0,4	0,736	0,1	0,153	0,726	0,242	0,65	0,14	0,41
16	0,4	0,736	0,1	0,136	0,567	0,204	0,74	0,18	0,49
17	0,4	0,736	0,1	0,199	0,532	0,2	0,50	0,19	0,50
18	0,4	0,736	0,1	0,14	0,612	0,214	0,71	0,16	0,47
19	0,4	0,799	0,1	0,163	0,666	0,272	0,61	0,15	0,37
20	0,4	0,799	0,1	0,169	0,734	0,286	0,59	0,14	0,35
21	0,4	0,799	0,1	0,134	0,509	0,222	0,75	0,20	0,45
22	0,4	0,799	0,1	0,211	1,067	0,379	0,47	0,09	0,26
23	0,4	0,799	0,1	0,124	0,480	0,202	0,81	0,21	0,50
24	0,4	0,799	0,1	0,121	0,471	0,198	0,83	0,21	0,51
25	0,4	0,799	0,1	0,133	0,725	0,2	0,75	0,14	0,50

Вычисление импульсов и кинетических энергий:

Таблица 3

величины	M1	m2	Р10	Р1	Р2	Р2-Р1	W10	W1	W2	W2+W1
	кг	кг	Кг*м/с	Кг*м/с	Кг*м/с	Кг*м/с	Дж	Дж	Дж	Дж
1	0,4	0,4	0,25	0,00	0,25	0,25	0,08	0,0000	0,075	0,0753
2	0,4	0,638	0,32	0,03	0,37	0,33	0,13	0,0015	0,107	0,1081
3	0,4	0,638	0,23	0,03	0,27	0,23	0,07	0,0014	0,056	0,0572
4	0,4	0,638	0,26	0,03	0,30	0,27	0,09	0,0011	0,068	0,0695
5	0,4	0,638	0,30	0,04	0,34	0,30	0,11	0,0024	0,091	0,0936
6	0,4	0,638	0,27	0,04	0,31	0,27	0,09	0,0019	0,073	0,0749
7	0,4	0,698	0,28	0,05	0,32	0,27	0,10	0,0036	0,073	0,0764
8	0,4	0,698	0,27	0,05	0,31	0,26	0,09	0,0034	0,068	0,0711
9	0,4	0,698	0,27	0,05	0,31	0,26	0,09	0,0032	0,068	0,0709
10	0,4	0,698	0,30	0,06	0,35	0,29	0,11	0,0038	0,087	0,0911
11	0,4	0,698	0,33	0,06	0,38	0,32	0,13	0,0046	0,105	0,1100
12	0,4	0,698	0,32	0,06	0,38	0,32	0,13	0,0044	0,101	0,1053
13	0,4	0,736	0,31	0,06	0,37	0,30	0,12	0,0053	0,092	0,0973
14	0,4	0,736	0,25	0,05	0,29	0,25	0,08	0,0027	0,058	0,0612
15	0,4	0,736	0,26	0,06	0,30	0,25	0,09	0,0038	0,063	0,0666
16	0,4	0,736	0,29	0,07	0,36	0,29	0,11	0,0062	0,088	0,0946
17	0,4	0,736	0,20	0,08	0,37	0,29	0,05	0,0071	0,092	0,0991
18	0,4	0,736	0,29	0,07	0,34	0,28	0,10	0,0053	0,080	0,0857
19	0,4	0,799	0,25	0,06	0,29	0,23	0,08	0,0045	0,054	0,0585
20	0,4	0,799	0,24	0,05	0,28	0,22	0,07	0,0037	0,049	0,0526
21	0,4	0,799	0,30	0,08	0,36	0,28	0,11	0,0077	0,081	0,0888
22	0,4	0,799	0,19	0,04	0,21	0,17	0,04	0,0018	0,028	0,0296
23	0,4	0,799	0,32	0,08	0,40	0,31	0,13	0,0087	0,098	0,1066
24	0,4	0,799	0,33	0,08	0,40	0,32	0,14	0,01	0,102	0,1109
25	0,4	0,799	0,30	0,06	0,40	0,34	0,11	0,00	0,100	0,1037