Главная страница
Навигация по странице:

  • Отчет по компьютерной лабораторной работе

  • Цели и задачи

  • Описание экспериментальной установки

  • Экспериментальная часть

  • Расчётная часть

  • Ответы на вопросы

    		•

    компьютерная лаборатория физика. Физика лаба комп. Отчет по компьютерной лабораторной работе Столкновение упругих шаров


    Скачать 191.64 Kb.
    НазваниеОтчет по компьютерной лабораторной работе Столкновение упругих шаров
    Анкоркомпьютерная лаборатория физика
    Дата02.07.2022
    Размер191.64 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаФизика лаба комп.docx
    ТипОтчет
    #622709

    ФГБОУ ВО

    Уральский государственный университет путей сообщения

    (УрГУПС)

    Кафедра «Естественнонаучные дисциплины»

    Отчет по компьютерной лабораторной работе

    «Столкновение упругих шаров»

    Студент (ФИО) Бороздина П.С.

    Вариант 7

    Группа МР-111

    Преподаватель__________________(Фишбейн Л.А.)

    подпись

    Дата 16.05.2022

    Екатеринбург

    2022

    Цели и задачи

    1)Исследовать взаимодействие двух шаров при столкновении и выбор физической модели;

    2)Исследование физических характеристик, сохраняющихся при соударениях упругих шаров;
    Описание экспериментальной установки




    Теоретическая часть

    Столкновение (соударение) – модель взаимодействия двух (или более) тел, длительность которого бесконечно мала (практически равна нулю, то есть которое является мгновенным событием). Применяется для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.

    При исследовании столкновений используются динамические характеристики движения, называемые импульсом и кинетической энергией.

    Импульсом называется динамическая характеристика движения, пропорциональная массе:



    Быстрота изменения импульса определяется суммарной силой, действующей на тело (второй закон Ньютона):



    Кинетической энергией называется часть энергии тела, связанная с его движением и равная разности энергии тела и его энергии покоя.



    Абсолютно упругий удар – столкновение двух тел, после которого форма и размеры сталкивающихся тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествовавшего столкновению. Суммарные импульс и кинетическая энергия системы из двух таких тел сохраняются (после столкновения такие же, какими были до столкновения):



    Пусть второй шар до удара покоится. Используем определение импульса и преобразуем закон сохранения импульса, спроектировав его на ось Оx, вдоль которой движется тело, и ось Oy, перпендикулярную Ox, в следующее уравнение:





    Прицельное расстояние d есть расстояние между линией движения первого шара и параллельной ей линией, проходящей через центр второго шара. Законы сохранения для кинетической энергии и импульса преобразуем и получим:



    Преобразуем и получается:





    (1)







    (2)





    (3)

    Экспериментальная часть

    m1 = 4,2 кг, m2 = 5 кг, v0 = 5 м/с

    №
    d/R
    v1, м/с
    v2, м/с
    α1, °
    sin α1
    cos α1
    α2, °
    sin α2
    cos α2

    1
    0
    0,4
    4,6
    -180
    0
    -1
    0
    0
    1

    2
    0,2
    0,7
    4,5
    -235
    0,82
    -0,57
    -6
    -0,10
    0,99

    3
    0,4
    1,1
    4,5
    -258
    0,98
    -0,21
    -12
    -0,21
    0,98

    4
    0,6
    1,6
    4,4
    88
    0,99
    0,03
    -17
    -0,29
    0,96

    5
    0,8
    2
    4,2
    78
    0,98
    0,21
    -24
    -0,41
    0,91

    6
    1,0
    2,5
    4
    69
    0,93
    0,36
    -30
    -0,5
    0,87

    7
    1,2
    3
    3,7
    60
    0,87
    0,5
    -37
    -0,6
    0,8

    8
    1,4
    3,5
    3,3
    51
    0,78
    0,62
    -44
    -0,69
    0,72

    9
    1,6
    4
    2,7
    41
    0,66
    0,75
    -53
    -0,8
    0,6

    10
    1,8
    4,5
    2
    28
    0,47
    0,88
    -64
    -0,9
    0,44

    Таблица 1

    m1 = 4,2 кг, m2 = 5 кг, v0 = 7 м/с

    №
    d/R
    v1, м/с
    v2, м/с
    α1, °
    sin α1
    cos α1
    α2, °
    sin α2
    cos α2

    1
    0
    0,6
    6,4
    -180
    0
    -1
    0
    0
    1

    2
    0,2
    0,9
    6,4
    -235
    0,82
    -0,57
    -6
    -0,10
    0,99

    3
    0,4
    1,5
    6,3
    -258
    0,98
    -0,21
    -12
    -0,21
    0,98

    4
    0,6
    2,2
    6,1
    88
    0,99
    0,03
    -17
    -0,29
    0,96

    5
    0,8
    2,9
    5,9
    78
    0,98
    0,21
    -24
    -0,41
    0,91

    6
    1,0
    3,5
    5,5
    69
    0,93
    0,36
    -30
    -0,5
    0,87

    7
    1,2
    4,2
    5,1
    60
    0,87
    0,5
    -37
    -0,6
    0,8

    8
    1,4
    4,9
    4,6
    51
    0,78
    0,62
    -44
    -0,69
    0,72

    9
    1,6
    5,6
    3,8
    41
    0,66
    0,75
    -53
    -0,8
    0,6

    10
    1,8
    6,3
    2,8
    28
    0,47
    0,88
    -64
    -0,9
    0,44

    Таблица 2

    Расчётная часть

    m1 = 4,2 кг, m2 = 5 кг, v0 = 5 м/с, (v0)2 = 25 (м/с)2

    №
    d/R
    v1 cos α1, м/с
    v0 – v1 cos α1, м/с
    v2 cos α2, м/с
    v1 sin α1, м/с
    v2 sin α2, м/с
    (v1)2, (м/c)2
    (v0)2 - (v1)2, (м/c)2
    (v2)2, (м/c)2

    1
    0
    -0,4
    5,4
    4,6
    0
    0
    0,16
    24,84
    21,16

    2
    0,2
    -0,4
    5,4
    4,46
    0,57
    -0,45
    0,49
    24,51
    20,25

    3
    0,4
    -0,23
    5,23
    4,41
    1,08
    -0,95
    1,21
    23,79
    20,25

    4
    0,6
    0,04
    4,95
    4,22
    1,58
    -1,28
    2,56
    22,44
    19,36

    5
    0,8
    0,42
    4,58
    3,82
    1,96
    -1,72
    4
    21
    17,64

    6
    1,0
    0,9
    4,1
    3,48
    2,33
    -2
    6,25
    18,75
    16

    7
    1,2
    1,5
    3,5
    2,96
    2,61
    -2,22
    9
    16
    13,69

    8
    1,4
    2,17
    2,83
    2,38
    2,73
    -2,28
    12,25
    12,75
    10,89

    9
    1,6
    3
    2
    1,62
    2,64
    -2,16
    16
    9
    7,29

    10
    1,8
    3,96
    1,04
    0,88
    2,12
    -1,8
    20,25
    4,75
    4

    Таблица 3

    m1 = 4,2 кг, m2 = 5 кг, v0 = 5 м/с, (v0)2 = 49 (м/с)2

    №
    d/R
    v1 cos α1, м/с
    v0 – v1 cos α1, м/с
    v2 cos α2, м/с
    v1 sin α1, м/с
    v2 sin α2, м/с
    (v1)2, (м/c)2
    (v0)2 - (v1)2, (м/c)2
    (v2)2, (м/c)2

    1
    0
    -0,6
    7,6
    6,4
    0
    0
    0,36
    48,64
    40,96

    2
    0,2
    -0,51
    7,51
    6,34
    0,74
    -0,64
    0,81
    48,19
    40,96

    3
    0,4
    -0,32
    7,32
    6,17
    1,47
    -1,32
    2,25
    46,75
    39,69

    4
    0,6
    0,07
    6,93
    5,86
    2,18
    -1,77
    4,84
    44,16
    37,21

    5
    0,8
    0,61
    6,39
    5,37
    2,84
    -2,42
    8,41
    40,59
    34,81

    6
    1,0
    1,26
    5,74
    4,79
    3,26
    -2,75
    12,25
    36,75
    30,25

    7
    1,2
    2,1
    4,9
    4,08
    3,65
    -3,06
    17,64
    31,36
    26,01

    8
    1,4
    3,04
    3,96
    3,31
    3,82
    -3,17
    24,01
    24,99
    21,16

    9
    1,6
    4,2
    2,8
    2,28
    3,7
    -3,04
    31,36
    17,64
    14,44

    10
    1,8
    5,54
    1,46
    1,23
    2,96
    -2,52
    39,69
    9,31
    7,84

    Таблица 4



























    Выводы

    При выполнении лабораторной работы мы исследовали взаимодействие 2-х шаров при столкновении и рассмотрели процесс выбора физ. модели. Еще разобрали физические характеристики, которые сохраняются при столкновении упругих шаров.

    Ответы на вопросы

    Вопрос 1.Столкновение(удар) – это модель взаимодействия двух тел, у которого длительность равна нулю.

    Вопрос 2. Модель столкновения применяется для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.

    Вопрос 3.В данной лабораторной работе применима модель соударения двух упругих тел.

    Вопрос 4.Взаимодействие двух бильярдных шаров – это незамкнутая система. В нашем же случае система замкнута.

    Вопрос 5. Абсолютно упругий удар – столкновение двух тел, после которого форма и размеры сталкивающихся тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествовавшего столкновению. Суммарные импульс и кинетическая энергия системы из двух таких тел сохраняются.

    Вопрос 6. Закон сохранения импульса выполняется при любом столкновении.

    Вопрос 7.Свойства импульса: аддитивность, инвариантность по отношению к повороту системы отсчета, сохранение.

    Вопрос 8.𝑑𝑝→𝑑𝑡=𝐹→

    Вопрос 9.Сила является характеристикой быстроты изменения импульса.

    Вопрос 10. Суммарный импульс системы тел сохраняется, если сумма всех внешних сил, действующий на систему равна нулю.

    Вопрос 11. Кинетической называется часть энергии тела, которая связана с его механическим движение и которая обращается в нуль в отсутствие механического движения тела.

    Вопрос 12. Закон сохранения кинетической энергии выполняется, если столкновение является абсолютно упругим.

    Вопрос 13. Суммарная кинетическая энергия системы тел сохраняется, если внешние силы отсутствуют, а внутренние силы взаимодействия являются консервативными.

    Вопрос 14. Потенциальной энергией называется часть энергии тела, определяющаяся его расположение относительно других тел. Она является скалярной характеристикой взаимодействия данного тела с другими.

    Вопрос 15. Полной механической энергией называется сумма кинетической и потенциальной энергии тела.

    Вопрос 16.Замкнутая система тел – система тел, в которой можно пренебречь воздействием других тел на тела данной системы.

    Вопрос 17. Изолированной называется система тел, которая не обменивается энергией с посторонними телами, т.е. на каждое тело системы не действуют внешние силы.

    Вопрос 18. Тепловая энергия выделяется при неупругом столкновении тел.

    Вопрос 19. Форма тел полностью восстанавливается при абсолютно упругом столкновении.

    Вопрос 20. Форма тел не восстанавливается при неупругом столкновении.

    Вопрос 21. Прицельное расстояние – это расстояние между линией движения первого шара и параллельной ей линией, проходящей через центр второго шара.

    написать администратору сайта