2 механика. Отчет по лабораторной работе 17 По дисциплине

• Название: Отчет по лабораторной работе 17 По дисциплине
• Анкор: 2 механика
• Дата: 12.05.2022
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: 2_mekhanika.docx
• Тип: Отчет; #525483

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего образования РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра общей и технической физики
Отчет по лабораторной работе №17

По дисциплине ФИЗИКА

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: «Определение коэффициента теплопроводности газа методом нагретой нити»

Автор: студент гр. РГИ-21 _____________ Стоянова Я.А.

(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________

Дата: октября 2021 г.
ПРОВЕРИЛ: _________ _________ ____________

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт- Петербург

2021
Цель работы

Получить представление об упругих и неупругих столкновениях, изучить законы сохранения импульса и энергии.
Краткое теоретическое содержание

1. 
   Явление, изучаемое в работе
   

Явление упругого и неупругого столкновения тел

2. 
   Определения
   

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).

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. При таком ударе кинетическая энергия движения соударяющихся тел переходит в потенциальную энергию упругой деформации, а затем потенциальная энергия упругой деформации снова переходит в кинетическую энергию. Тела разлетаются со скоростями, величина и направление которых определяется законом сохранения полной механической энергии и законом сохранения импульса.

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.

Удар называется центральным, если шары до удара движутся вдоль прямой, проходящей через их центры масс.

3. 
   Законы и соотношения, лежащие в основе лабораторной работы
   

Закон сохранения импульса системы материальных точек (тела): если импульс равнодействующей внешних сил равен нулю ( ), то импульс системы МТ сохраняется:
Это возможно:

1. 
   Если внешние силы на систему МТ не действуют вообще;
   
2. 
   Если равнодействующая внешних сил, действующих на систему МТ, равна нулю;
   
3. 
   Если промежуток времени, в течении которого на систему МТ действуют силы мал, а равнодействующая сила ограничена по величине (не бесконечно большая).
   

Энергия – это физическая величина, являющаяся универсальной мерой движения и взаимодействия тел. Энергия характеризует способность тела совершить работу. Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты является одной из основных термодинамических величин.

Схема установки

1. 
   Рельс
   
2. 
   Тележка
   
3. 
   Пластины
   
4. 
   Штекеры
   
5. 
   Стартовая система
   
6. 
   Световой барьер
   
7. 
   Таймер
   

Основные расчётные формулы

1. 
   Скорость тележки
   

где – длина пластинок, [ ]=м;

- время, [ ]=с.

2. 
   Импульс тележки
   

где – масса тележки, [ ]=кг

3. 
   Кинетическая энергия тележки
   

,

[W]=Дж

4. 
   Теоретическое значение количества тепла, выделившегося при ударе
   

,

5. 
   Количество механической энергии, перешедшей во внутреннюю энергию (в тепло)
   

здесь: m₁, m₂ – массы шаров; , W₁₀,W₂₀ - скорости и энергии шаров до удара; , W - скорость и энергия обоих шаров после удара.
Формула погрешности косвенных измерений



I. Исследование упругого столкновения.

Таблица 2.1«Измерения в случае, когда масса второй тележки много больше, чем масса первой тележки»
Величина
Ед. изм. № опыта	с	м/с	с	м/с
1	0,204	0,490	0,248	0,403
2	0,200	0,500	0,237	0,422
3	0,219	0,457	0,264	0,379
4	0,218	0,459	0,260	0,385
5	0,204	0,490	0,239	0,418

Пример вычислений

Таблица 2.2 «Измерения при различных значениях массы тележки.»
Величина	m1	m2		t10	t1	t2	10	1	2
Ед. изм. № опыта	кг	кг	м	с	с	с	м/с	м/с	м/с
1		0,389		0,169		0,183	0,59		0,55
2				0,168		0,184	0,60		0,54
3				0,171		0,189	0,58		0,53
4				0,169		0,187	0,59		0,53
5				0,168		0,184	0,60		0,54
6	0,399	0,486	0,1	0,169		0,209	0,59		0,48
7		0,583		0,167		0,228	0,60		0,44
8		0,680		0,167		0,250	0,60		0,40
9		0,777		0,175	1,045	0,283	0,57	0,09	0,35
10		0,874		0,175	0,799	0,324	0,57	0,13	0,30
11		0,972		0,176	0,586	0,350	0,57	0,17	0,29
12		0,982		0,177	0,614	0,357	0,56	0,16	0,28
13		1,032		0,174	0,546	0,360	0,57	0,18	0,28
14		1,082		0,172	0,542	0,364	0,58	0,18	0,27

Пример вычислений







Таблица 2.3.

Величина	1	m2	Р10	Р1	Р2	Р2-Р1	W10	W1	W2	W2+W1
Единицы измерений Номер опыта	кг	кг					дж	дж	дж	дж

1		0,389	0,235		0,214		0,069		0,059
2		0,389	0,240		0,210		0,072		0,057
3		0,389	0,231		0,206		0,067		0,055
4		0,389	0,235		0,206		0,069		0,055
5		0,389	0,240		0,210		0,072		0,057
6	0,399	0,486	0,235		0,233		0,069		0,056
7		0,583	0,240		0,257		0,072		0,056
8		0,680	0,240		0,272		0,072		0,054
9		0,777	0,228	0,036	0,272	0,236	0,065	0,0016	0,048	0,050
10		0,874	0,228	0,052	0,262	0,210	0,065	0,0033	0,039	0,042
11		0,972	0,228	0,068	0,282	0,214	0,065	0,0058	0,041	0,047
12		0,982	0,223	0,064	0,275	0,211	0,063	0,0051	0,038	0,043
13		1,032	0,228	0,072	0,289	0,217	0,065	0,0065	0,040	0,047
14		1,082	0,231	0,072	0,292	0,220	0,067	0,0065	0,039	0,046

Пример вычислений





II. Исследование неупругого столкновения

Таблица 2.4. Величина m1 m2 l Ед. изм. № опыта кг кг м с с м/с м/с 1		0,389		0,166	0,354	0,602	0,307
2		0,389		0,169	0,368	0,592	0,302
3		0,389		0,169	0,374	0,592	0,302
4		0,487		0,169	0,423	0,592	0,268
5		0,584		0,168	0,476	0,595	0,243
6		0,682		0,168	0,539	0,595	0,221
7		0,751		0,167	0,585	0,599	0,209
8	0,404	0,779	0,1	0,166	0,594	0,602	0,206
9		0,799		0,168	0,619	0,595	0,200
10		0,876		0,168	0,660	0,595	0,188
11		0,898		0,168	0,687	0,595	0,185
12		0,972		0,169	0,725	0,592	0,174
13		1,022		0,168	0,757	0,595	0,169
14		1,042		0,169	0,832	0,592	0,165
15		1,072		0,167	0,850	0,599	0,164
16		1,082		0,165	0,799	0,606	0,165
17		1,122		0,170	0,982	0,588	0,156
18		1,132		0,168	0,914	0,595	0,156

Пример вычислений

Таблица 2.5. Величина m1 m2 m2/m1 p10 p W10 W Qэксп Ед. изм. № опыта кг кг - кг.м/c кг.м/c Дж Дж Дж 1 0,404 0,389 0,963 0,243 0,243 0,073 0,037 0,036 2 0,389 0,963 0,239 0,239 0,070 0,036 0,034 3 0,389 0,963 0,239 0,239 0,070 0,036 0,034 4 0,487 1,205 0,239 0,239 0,070 0,032 0,038 5 0,584 1,446 0,240 0,240 0,072 0,029 0,043 6 0,682 1,688 0,240 0,240 0,072 0,027 0,045 7		0,751	1,859	0,242	0,241	0,072	0,025	0,047
8		0,779	1,928	0,243	0,244	0,073	0,025	0,048
9		0,799	1,978	0,240	0,241	0,072	0,024	0,048
10		0,876	2,168	0,240	0,241	0,072	0,023	0,049
11		0,898	2,223	0,240	0,241	0,072	0,022	0,050
12		0,972	2,406	0,239	0,239	0,070	0,020	0,050
13		1,022	2,530	0,240	0,241	0,072	0,020	0,052
14		1,042	2,579	0,239	0,239	0,070	0,020	0,050
15		1,072	2,653	0,242	0,242	0,072	0,020	0,052
16		1,082	2,678	0,245	0,245	0,074	0,020	0,054
17		1,122	2,777	0,238	0,238	0,070	0,019	0,051
18		1,132	2,802	0,240	0,240	0,072	0,019	0,053

Пример вычислений

Таблица 2.6. Величина m2/m1 W10 Qт Ед. изм. № опыта - Дж Дж 1 0,963 0,073 0,036 2 0,963 0,070 0,034 3 0,963 0,070 0,034 4 1,205 0,070 0,038 5 1,446 0,072 0,043 6 1,688 0,072 0,045 7	1,859	0,072	0,047
8	1,928	0,073	0,048
9	1,978	0,072	0,048
10	2,168	0,072	0,049

Пример вычислений




Погрешность прямых измерений







Косвенная погрешность измерений





График


Рисунок 1. «Зависимость Q_т и Q_эксп от m₂/m_1.»

Вывод





В ходе лабораторной работы было замечено, что разность между теоретическим и экспериментальным выделением тепла уменьшается с увеличением частного между массами m₂ и m₁ .

При неупругом столкновении наблюдается сохранение импульса системы, импульс первой тележки до столкновения равен суммарному импульсу двух тележек после удара (закон сохранения импульса).