ЛР_1.03_второй закон Ньютона. Отчет по лабораторной работе 03. Изучение центрального соударения двух тел. Проверка второго закона Ньютона Цель работы

• Название: Отчет по лабораторной работе 03. Изучение центрального соударения двух тел. Проверка второго закона Ньютона Цель работы
• Анкор: Lab_1_03.docx
• Дата: 01.06.2022
• Размер: 3.51 Mb.
• Имя файла: ЛР_1.03_второй закон Ньютона.docx
• Тип: Отчет; #561431
• страница: 1 из 4

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет

информационных технологий, механики и оптики

УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ФТФ




Группа Т3131 К работе допущен Студент Даценко Ульяна Работа выполнена Преподаватель  Герт Антон Владимирович Отчет принят

Рабочий протокол и отчет по лабораторной работе № 1.03.



Изучение центрального соударения двух тел. Проверка второго закона Ньютона

1. 
   Цель работы.
   

1. Исследование упругого и неупругого центрального соударения тел на примере тележек, движущихся с малым трением.

2. Исследование зависимости ускорения тележки от приложенной силы и массы тележки.

2. 
   Задачи, решаемые при выполнении работы.
   

1. 
   Измерение скоростей тележек до и после упругого и неупругого соударения с изменением массы второй тележки
   
2. 
   Измерение скорости тележки при ее разгоне под действием постоянной силы с последовательным увеличением этой силы (массы гирьки) с помощью дополнительных шайб и с увеличением массы тележки
   
3. 
   Исследование потерь импульса и механической энергии при упругом и неупругом соударении двух тележек при обработке результатов измерений
   
4. 
   Исследование зависимости ускорения тележки от приложенной силы и массы тележки
   
5. 
   Проверка второго закона Ньютона
   

3. 
   Объект исследования.
   

Упругое и неупругое центральное соударение тел на примере тележек, скользящих с малым трением по горизонтальному рельсу

4. 
   Метод экспериментального исследования.
   

• 
  Запуск двух тележек по горизонтальному рельсу с последующим их упругим и неупругим столкновением c замером скоростей до и после столкновения.
  
• 
  Запуск тележки, соединенной невесомой нерастяжимой нитью с гирькой, скользящей с небольшим трением по горизонтальному рельсу, с последующим измерением ее скорости
  
• 
  Обработка полученных данных с помощью таблиц и формул
  

5. 
   Рабочие формулы и исходные данные.
   

^p10x ^{= m}1^v10x; ^p1x ^{= m}1^v1x ^,p_2x = m₂v_2x . Где m₁ и m₂ – массы тележек,v₁₀ – скорость первой тележки до соударения, v₁ и v₂ – скорости тележек после соударения, ^p10x, ^p1x ^{и p}2x ^– импульсы тел.


Относительные изменения импульса и кинетической энергии системы при соударении:




, где δ_p, δ_{W -}средние значения относительных изменений импульса и энергии, i – номер опыта, N - общее число опытов
Погрешности их средних значений:


где t_дов – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности α_дов = 0,95 и

количества измерений N.

p = (m₁ + m₂ ) v – импульс системы после соударения


- δ^(э) – экспериментальное значение относительного изменения механической энергии,
- δ^(т) – теоретическое значение относительного изменения механической энергии
- Относительные потери механической энергии при неупругом соударении
, где a - ускорение тележки; T - сила натяжения нити, значения координат оптических ворот ( x₁ = 0,150 м, x₂ = 0,800 м), Ускорение свободного падения g = 9,82м/ с² (на широте С-Петербурга)

6. 
   Измерительные приборы.
   

№ п/п	Наименование	Тип прибора	Используемый диапазон	Погрешность прибора
1	Линейка на рельсе	Измерение длины	0 -1,30 м	0,5 см
2	ПКЦ-3 в режиме измерения скорости	Измерение скорости	0 - 9,99 м/с	0,01 м/с
3	Лабораторные весы	Измерение массы	0 - 250 г	0,01 г

7. 
   Схема установки (перечень схем, которые составляют Приложение 1).
   

Рис. 3 Общий вид экспериментальной установки
Общий вид экспериментальной установки для первой части работы изображен на рис. 3.

В состав установки входят:

1. 
   Рельс с сантиметровой шкалой на лицевой стороне
   
2. 
   Сталкивающиеся тележки
   
3. 
   Воздушный насос
   
4. 
   Источник питания насоса ВС 4-12
   
5. 
   Опоры рельса
   
6. 
   Опорная плоскость (поверхность стола)
   
7. 
   Фиксирующий электромагнит
   
8. 
   Оптические ворота
   
9. 
   Цифровой измерительный прибор ПКЦ-3
   
10. 
    Пульт дистанционного управления прибором ПКЦ-3
    

На левом конце рельса дополнительно к электромагниту крепиться пружинное кольцо, которое используется для придания начальной скорости тележкам в первой части работы.

При выполнении второй части работы на правом конце рельса устанавливается шкив, через который перебрасывается нить, связывающая тележку с гирькой.

Вместе с пультом управления измерительного прибора на каждую лабораторную установку выдаются: две тележки с флажками для оптических ворот; утяжелитель для тележки; пара сменных втулок с рогатками и резиновыми кольцами для исследования упругого удара; пара сменных втулок с половинками липучки для исследования неупругого удара; подвеска с нитью; шайбы-навески; пружинное кольцо. Для определения массы тележек и гирь используются лабораторные электронные весы.

8. 
   Результаты прямых измерений и их обработки (таблицы, примеры расчетов).
   

Таблица 1.1

№ опыта	m1, г	m2, г	v10x , м/с	v1x , м/с	v2x , м/с
1	50	50	0,53	0,46	0,06
2			0,70	0,59	0,06
3			0,69	0,58	0,07
4			0,63	0,54	0,05
5			0,64	0,54	0,06