Моделирование процессов упругого и неупругого ударов (1). Моделирование процессов упругого и неупругого ударов
 Скачать 211.78 Kb.
|
|
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРУГОГО И НЕУПРУГОГО УДАРОВ Цель работы: изучить применение законов сохранения импульса и энергии к упругому и неупругому ударам. Оборудование: виртуальная работа «Моделирование процессов упругого и неупругого ударов». Теория При кратковременном взаимодействии (соударении) тел возможны два предельных случая - абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары. Абсолютно упругий удар характерен тем, что суммарная кинетическая энергия тел до и после удара одинакова. Происходит только перераспределение кинетической энергии между телами в зависимости от их масс. Остаточных деформаций в телах нет. Суммарный импульс тел сохраняется. Характерным признаком абсолютно неупругого удара является одинаковая скорость тел после удара, то есть тела движутся вместе, как одно целое. При этом в телах сохраняются деформации, возникающие при ударе. Поэтому суммарная кинетическая энергия тел после удара меньше, чем до удара. Суммарный импульс тел, как и при упругом ударе, сохраняется. В лабораторной работе используется центральный удар двух тел, движущихся навстречу друг другу со скоростями 01 и 02 , соответственно. Тогда закон сохранения импульса (в проекциях) для абсолютно упругого удара принимает вид: m 1 01 m 2 02 = m 1 1 m 2 2 где υ 1 и υ 2 скорости тел после удара. (1) Знак "+" соответствует направлению υ 1 первого тела, совпадающему с направлением 1 , знак "-" - противоположному. Для абсолютно неупругого удара имеем: m 1 01 m 2 02 = (m 1 + m 2 ) где υ - скорость обоих тел после удара. Описание установки Рис.1 (2) Установка для изучения закономерностей удара состоит из линейки, вдоль которой могут двигаться два тела. Массы тел можно задавать в соответствующем окошке. Начальные скорости так же можно задавать для каждого из тел отдельно. Кнопка Пуск запускает движение обоих тел. Ход работы 1. Запустите виртуальную лабораторную работу «Моделирование процессов упругого и неупругого ударов» 2. Проверка закона сохранения импульса при упругом ударе. Выберите тип удара – упругий. Выставьте произвольное значения масс (от 1 до 10 кг) и начальных скоростей (от 1 до 5 м/с) для обоих тел. Вычислите импульсы тел до удара. Данные занести в таблицу 1. Запустите установку. Запишите скорости тел после соударения. Рассчитайте их импульсы после соударения. (При необходимости сделайте скриншот экрана, чтобы зафиксировать скорости тел после соударения. Так как удар абсолютно упругий – то тела будут двигаться и соударяться до бесконечности) Вычислить суммарный импульс шаров до и после удара в соответствии с (1). Проведите еще 3-4 измерения с разными соотношениями масс и начальных скоростей. Сделайте вывод о выполнимости закона сохранения импульса. 3. Проверка закона сохранения импульса при неупругом ударе. Выберите тип удара – неупругий. Выставьте произвольное значения масс (от 1 до 10 кг) и начальных скоростей (от 1 до 5 м/с) для обоих тел. Вычислите импульсы тел до удара. Данные занести в таблицу 1. Запустите установку. Запишите скорости тел после соударения. Рассчитайте их импульсы после соударения. Вычислить суммарный импульс шаров до и после удара в соответствии с (2). Проведите еще 3-4 измерения с разными соотношениями масс и начальных скоростей. Сделайте вывод о выполнимости закона сохранения импульса. Данные заносить в таблицу 1. Таблица 1. №N п//п характе р удара m 1 , кг m 2 , кг υ 01 , м/с υ 02 , м/с υ 1 , м/с υ 2 , м/с Суммарн ый импульс до удара Суммарн ый импульс после удара 4. Проверка закона сохранения энергии при упругом и неупругом ударе. Используя данные таблицы 1, рассчитайте значения кинетических энергий тел 1 и 2 до и после соударения при упругом ударе. Сделайте вывод о выполнимости закона сохранения энергии в этом случае. Выполните такие же расчеты для неупругого удара. 5. Сделайте вывод и ответьте письменно на следующие вопросы: 1) Чем отличается абсолютно упругий удар от абсолютно неупругого? 2) Запишите закон сохранения импульса для упругого и неупругого центрального удара. 3) Какие измерения делают для проверки закона сохранения импульса? 4) Записать закон сохранения энергии для упругого и неупругого удара. |