12

Міністерство освіти і науки України

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА МОРСЬКА АКАДЕМІЯ

Кафедра фізики і хімії

ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

№ 1.6. ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ ПОЛЬОТУ КУЛІ

№ 1.7. УДАР ДВОХ КУЛЬ

(Вказівки до лабораторних робіт)

Склали: доц. Горюк А.А.,

проф. Михайленко В.І.

Затверджено на засіданні кафедри 16 січня 2009 р., протокол №4

Одеса - 2009

1. Теоретична частина

Замкненою (або ізольованою) називається система тіл, на яку не діють зовнішні сили. В замкненій системі існують лише внутрішні сили, тобто сили взаємодії між тілами, які входять до складу цієї системи.

Закон збереження імпульсу: імпульс замкненої системи матеріальних точок з плином часу не змінюється як за величиною, так і за напрямком:

Всі сили в природі можна віднести до двох класів: 1) потенціальних (або консервативних) і 2) непотенціальних.

До потенціальних відносяться сили, робота яких не залежить від форми шляху, а залежать лише від вибору початкової та кінцевої точки. Роботу таких сил можна виразити через різницю потенціальних енергій в вихідній та кінцевій точках:

Робота потенціальних сил по замкненому контуру дорівнює нулю, оскільки початкова та кінцева точки збігаються і тому . До таких сил відносяться, наприклад, гравітаційні сили, електростатичні сили, сили порверхневого натягу тощо.

Непотенціальними називаються сили, робота яких залежить від форми шляху (наприклад, сили тертя).

Консервативною називається система тіл, між якими діють лише потенціальні сили.

Повною механічною енергією називається сума кінетичної та портенціальної енергії .

Закон збереження механічної енергії: механічна енергія замкненої консервативної системи з плином часу залишається величино сталою:

Ударом називається явище кінцевої зміни швидкостей твердих тіл за дуже малі проміжки часу при їхньому безпосередньому контакті.

Існує два граничних види удару: абсолютно пружний і абсолютно непружний. У реальних умовах має місце не цілком пружний удар, що займає проміжний стан між цими граничними видами.

Абсолютно пружним називається такий удар, при якому механічна енергія тіл не переходить в інші, немеханічні види енергії. При такому ударі кінетична енергія спочатку переходить (цілком, або частково) у потенціальну енергію пружної деформації. Потім тіла повертаються до первісної форми, відштовхуючи одне друге. У підсумку потенціальна енергія пружної деформації знову переходить у кінетичну енергію і тіла розлітаються зі швидкостями, величина і напрямок яких визначаються законами збереження імпульсу та механічної енергії :

,	(1)
,	(2)

де і – маси тіл, і – швидкості тіл до удару, а і – швидкості тіл після удару.

Абсолютно непружний удар характеризується тим, що потенціальна енергія деформації не виникає; кінетична енергія тіл цілком або частково перетворюється у внутрішню енергію. Після удару тіла, що зштовхнулися, злипаються і рухаються з однаковою швидкістю, або знаходяться в стані спокою. При абсолютно непружному ударі виконується лише закон збереження імпульсу, закон же збереження механічної енергії не виконується – має місце закон збереження сумарної енергії різних видів (механічної і внутрішньої):

,	(3)
,	(4)

де - швидкість тіл після удару, – втрати кінетичної енергії.

Не цілком пружним називається такий удар, при якому кінетична енергія тіл частково переходить в енергію пружної деформації, а частково – в інші немеханічні види енергії. При такому ударі виконується лише закон збереження імпульсу. Після удару тіла розлітаються, але при цьому їх сумарна кінетична енергія менше кінетичної енергії тіл до удару:

	(5)
.	(6)

2. Лабораторна робота № 1.6

Визначення  швидкості  польоту  кулі

2.1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА:

Вивчіть розділ 1.

2.2. ПРИЛАДИ І ПРИладдя

Маятник, куля, пружинний пістолет, транспортир, секундомір, ваги.

Рис. 1.

2.3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА УСТАНОВКА

Схема експериментальної установки показана на рис.1. Установка містить у собі пружинний пістолет П і маятник, що представляє собою тонкий стрижень довжиною l, що може вільно повертатися навколо горизонтальної осі О, і чашечки Ч, укріпленої на кінці стрижня. За допомогою пружинного пістолета П роблять постріл. Куля попадає в чашечку Ч і застряє в ній. Після удару маятник відхиляється на деякий кут , який можна вимірити за допомогою транспортира Тр.