Аналіз результатів досліджень та висновки

1. Співставляючи теоретичний і експериментальний графік h  f (t)

з

2

робити висновок про дієвість кінематичних формул (1), (19) h  ^at2 .

____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________

^{2. Аналізуючи залежність p  f} ^{F t}_e  ^{зробити висновок про дієвість} другого закону Ньютона (8), (7) p  F t_e , та закону збереження імпульсу (9) (при t₀  0, F t_e  0, p  0 ).

11

____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________

^{3. Аналізуючи залежність E}_K ^{ f} ^E_П  ^{зробити висновок про} дієвість закону збереження механічної енергії E_K  E_П . ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________

Контрольні запитання та завдання

Контрольні запитання

1. Який рух називають рівноприскореним?

2. Як видозмінюється координата тіла при рівноприскореному русі? 3. Сформулюйте другий закон Ньютона.

4. Сформулюйте закон збереження імпульсу системи тіл.

5. Сформулюйте закон збереження механічної енергії системи тіл.

6. Приведіть приклади прояву та використання законів кінематики та динаміки в морській справі.

Контрольні завдання

1. Уміти пояснити будь-які дії виконані при проведенні експерименту, розрахунках, побудові графіків, аналізі отриманих результатів, формулюванні висновків та використані закономірності.

2

м

. Тіло кинули вертикально вгору з швидкістю 50 _с . Яку швидкість і висоту матиме тіло через 6 с польоту? Тертям повітря знехтувати.

3. Судно масою 1000 т, рухаючись з швидкістю 10 вузлів, зупинило двигун. Через який час судно зупиниться? Яку відстань воно пройде до зупинки?

В

т

важати, що на судно діяла постійна сила тертя F _ер 5000Н .

4. Судно масою 6000 т ввімкнувши хід рухається з прискоренням. Через який час судно матиме швидкість 12 вузлів? Який шлях пройде судно до набуття швидкості 12 вузлів?

В

F

т

важаючи, що сила тяги гвинтів _Т 10000Н , а сила тертя судна об воду F _ер 5000Н . Обидві сили постійні.

12

5. Використовуючи дані експерименту, отримані при виконанні лабораторної роботи, визначити прискорення вільного падіння g.

Література

1. Воловик П.М. Фізика: Підручник для університетів. – К.: Ірпінь: Перун, 2005. – 864с. – с.27 – 86.

2. Кучерук І.М. і ін. Загальний курс фізики: Т.1: Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка. – К.: Техніка, 1999. – 536 с. – с.7 – 23, 32 – 57, 63 – 81.

3. Зачек І.Р. і ін. Курс фізики. – Львів: Бескид Біт, 2002. – 376с. – с.7 – 16.

13

Допущений до виконання лабораторної роботи

«_____»____________ викладач _____________ Виконав експериментальні дослідження

«_____»____________ викладач _____________ Захистив звіт з лабораторної роботи

«_____»____________ викладач _____________

Лабораторна робота №3

Тема: Дослідження законів збереження імпульсу та механічної енергії при центральному співударі двох куль.

Мета: 1 Формувати уміння проводити експериментальні дослідження.

2. Формувати переконання в дієвості законів збереження імпульсу та енергії при взаємодії тіл.

Обладнання: лабораторний стенд, пристрій лабораторний «Співудар куль» ФМ-17М (пристрій «Співудар куль» ФМ-17М, електронний блок ФМ1/1, кулі: алюмінієві – 2шт., бронзові – 1шт., сталеві – 1 шт.).

Міри безпеки:

1. До роботи з пристроєм лабораторним «Співудар куль» ФМ-17М допускаються особи, ознайомлені з його будовою, принципом дії, мірами безпеки та отримавші допуск викладача до виконання лабораторної роботи.

2. Пристрій повинен бути заземленим.

3. Зміну режиму роботи та вимірювання виконувати строго у відповідності з пунктами 3.1.2.2 та 3.2.1.

4. До куль (тіл), підвішених на нитках, не прикладати великих зусиль, зміну куль виконувати обережно.

5. Пристрій вмикати тільки на час перевірки його працездатності та досліджень.

6. При виявленні неполадків, виконання лабораторної роботи припинити, пристрій вимкнути (вимкнути вимикач 1-SF1 на лабораторному стенді) та повідомити викладача.

Завдання

1. Дослідити закони збереження імпульсу при центральному співударі двох куль.

14

2. Дослідити закон збереження енергії при центральному співударі двох куль.

₃

m

. Д_{ослідити вплив відношення мас} m_{2 , взаємодіючих куль, на величину} 1

переданого другій кулі імпульсу при їх співударі.

₄

m

. _{Дослідити вплив відношення мас} m_{2 , взаємодіючих куль на величину} 1

втрат механічної енергії при їх співударі.

Виконання експериментальних досліджень. Дослідження №1.

1. Зафіксувати праву кулю (П) на електромагніті (куля фіксується в центрі електромагніту; вісь голки підвісу співпадає з поділкою шкали _п1, вказаною в таблиці 1, та з площинами ниток підвісу і шкали; нитки не провисають і мають однаковий натяг).

2. Привести ліве тіло (Л) в вихідний стан (тіло не коливається; голка підвісу знаходиться проти початкової поділки шкали; горизонтальна відстань кінця голки від шкали така як і відстань голки правої кулі).

3. Натиснувши на блоці ФМ1 кнопку «Пуск», провести спостереження руху тіл. Використовуючи шкалу, визначити найбільші відхилення лівого _л2 і правого _п2 тіл після співудару. Результати записати у відповідні графи

таблиці 1.

4. Повторити виконання пунктів 1-3, згідно таблиці 1.

5. Результати експериментальних досліджень показати викладачеві. Дослідження №2.

1. На ліву голку підвісу встановити тіло, згідно дослідження №2 (центр лівого тіла знаходиться на такій же висоті як і центр правої кулі).

2. Виконати пункти 1-5, дослідження №1. Дослідження №3.

1. На ліву голку підвісу встановити тіло, згідно дослідження №3 (центр лівого тіла знаходиться на такій же висоті як і центр правої кулі).

2. Виконати пункти 1-5, дослідження №1. Дослідження №4

1. На ліву голку підвісу встановити тіло, згідно дослідження №4 (центр лівого тіла знаходиться на тій же висоті як і центр правої кулі).

2. Виконати пункти 1-5, дослідження №1.

15



Після затвердження викладачем результатів експерименту, вимкнути вимикач 1-SF1, вийняти вилку шнура з розетки 1-XS1, та привести обладнання в початковий стан.

Виконання розрахунків та побудова графіків.

П

m

римітка: Результати розрахунків записувати у відповідні графи таблиці 1. _{1. Знайти числові значення відношення} m_{2 взаємодіючих тіл, а також}

1

середні значення _с максимальних кутів відхилення  тіл до та після

співудару, для всіх досліджень.

Використовуючи середні значення _с , та формули (26,27,28), (1) розрахувати швидкості  тіл, їх імпульси _p безпосередньо перед (індекс 1) та

після співудару (індекс 2).

Р

p

озрахувати сумарні імпульси ₁ , p₂ тіл до і після співудару, їх різниці



1 2

 

p





^{p  p  p}  ^{та відносні значення зміни сумарних імпульсів} _ ^p _ ^при 1

співударах.

2. Використовуючи формулу (9) розрахувати механічні (кінетичні) енергії Е тіл безпосередньо перед (індекс 1) та після співудару (індекс 2), сумарні

м

E

еханічні (кінетичні) енергії ₁ , E₂ тіл до і після співудару, їх різниці



1 2

 

E





^{E  E  E}  ^{та відносні значення втрат механічної енергії} _ ^E _ ^{тіл при} 1

співударі.

3. Розрахувати відносні значення переданого другій кулі імпульсу

p₂ p_{Л 2}

₁

p

p_П1



p_{Л 2} p_П1

З

m

а результатами розрахунків побудувати графік залежності відносних _{значень, переданого другій кулі, імпульсу від співвідношення мас} m₂

1 взаємодіючих куль. (Мал.3).

16

а

2

Л

m

m

m

0

0





p

p

1 2



E

E

1 2

2

Л 2

p

p

p

Таблиця 1.

не викладачем

№ дослідження

1

2

3

4

Тіло

П1

Л2

П2

Л2

П2

Л2

П2

Л2

П2

m

кг

mП  1

Зад

П1

Град.

Виміряне

0 C

№ вимірювання

1

Задане викладачем

2

3

4

5

Розраховане

1 2 3

град.

 max sin 2

м с

p  m

кг мc1

1  pП1

кг мc1

2  pЛ2  pП2

кг мc1

p  p  p

кг мc1

p / p E m 2 / 2

Дж

1  EП1

Дж

2  EЛ2  EП2

Дж

E  E  E

Дж

E / Е  1  pП1 

pЛ 2

pП1

_П

2 Л

K

1 П K

m

K

K

р_{имітка: 1.} m  m  m 0,007кг_; m  m  m 0,007кг_{; K(алюміній)}  0,0405кг; m _(сталь)  0,1075кг; m _{(бронза)}  0,1105кг;

маса голки підвісу 0,007кг.

2

м

. При висоті підвісу куль L 0,385м, _max  2 gL 3,89 _с

17

m

p

m

4

 

E

m

. Побудувати графік залежностей відносних втрат механічної енергії

_E

2

1

1

_{ m } від співвідношення мас

m_{2 взаємодіючих тіл (графік будувати}

1

н





а мал. 4).

Примітка. На мал. 4 приведені теоретичні графіки залежності,

_

   

E

m

2

 





1

1

_{E }теор._{ m } розраховані за формулою (29), для абсолютно непружного (С = 1), та абсолютно пружного (С = 0) співударів .

p₂

1

p

^m

m

m m

^л  ²

п

 

1 Мал.3 – Графік залежності відносних значень, переданого другій кулі,

_{імпульсу} p₂

1

_{від співвідношення мас} m₂

1

_в

p

m

m

_{заємодіючих куль} p_{2  f  2 } 1 1

1





8

m

E E

_m

m

m

2

п 1

E

 

E

^л  _{m Мал. 4. Графік залежності відносних втрат механічної енергії} E _від

_{співвідношення мас} m_{2 взаємодіючих тіл при співударі –}

1

_E

m

2

_{ m }

1





1

1

– удар абсолютно непружний (С = 1), 2 – удар абсолютно пружний (С = 0)