2. Визначення імпульсу сили та зміни імпульсу системи тіл. Імпульс сили f за час її дії tе знаходиться згідно формули (3):

F ×t_e.

В

u

u

лабораторному експерименті рухається система тіл (два тіла звязані ниткою). Їх результуючий імпульс знаходиться за формулами (2), (10)

p

m m

₂ = p_б2 + p_р2 = _{б б2} + _{д д2}

Так як тіла зв’язані ниткою, то їх швидкості чисельно рівні _б2 =u_д2 =u_е = a_et_e

Враховуючи це, знаходимо

^p

u

m m

⁼( _д ⁺ _б )^u_e ^{= m} _e ^{, (22)}

д

д б

е m = m + m – сумарна маса рухомих тіл.

Н

1

а початку експерименту тіла не рухалися і їх імпульс p = 0.

Таким чином – зміна імпульсу тіл за час руху буде

∆

u

1

u

p_e = p₂ − p = p₂ = m _{e (23)} а другий закон Ньютона приймає вид

m _e = Ft_{e (24)}

3. Визначення енергії тіл на початку і в кінці їх руху

Н

u

а початку експерименту тіла не рухаються ₁ = 0 і їх кінетична енергія E_K1 = 0. Тобто, система тіл володіє тільки потенціальною енергією піднятого

б

б

лижнього тіла Е_Пб = т gh

E

1 б e

= Е_Пб1 = т gh ₍₂₅₎ В момент зупинки відліку часу тіла рухаються і володіють як

потенціальною E_П2 так і кінетичною Е_К2 енергіями.

34

В результаті руху ближнє тіло опустилось (його висота h = 0) і E_Пб2 = 0, а дальнє тіло піднялося на висоту h і його потенціальна енергія стала

Е

д

m

_Пд2 = т gh. Сумарна потенціальна енергія тіл буде: E_П2 = E_Пб2 + E_Пд2 = _б gh_.

2

u

u

m

m

2 2

2 Кінетична енергія тіл рівна E_К2 = E_Кб2 + E_Кд2 = ^{б б2} + ^{д д2}

_Т

u

2

m

б д

е

2

ак _{як u}б2 _=uд2 _=uе _{то E}К2 ₌ (^{m + m} )^u_{е =} 2²

С

1

умарна механічна енергія системи тіл в кінці руху буде E₂ = E_П2 + E_К2 Згідно закону збереження енергії (17) має місце рівність Е = Е₂

^m

u

u

m

m

е

е

б е д е

б д е

^{gh = m gh +} ₂2 ^{, або} (^{m −m} )^{gh =} ₂2

В

б д

раховуючи, що m −m = ∆m, закон збереження механічної енергії,

для досліджуваної системи тіл, можна записати

2

u

m

∆

e

mgh = ₂^{e (26)} ∆E_K = ∆E_П ,

д

e

u

е ∆E_П = ∆mgh ₍₂₇₎ – зміна потенціальної енергії системи тіл

2

m

∆E_K = ₂^{e (28)}

– зміна кінетичної енергії системи тіл

3. Виконання досліджень

3.1 Підготовка обладнання до проведення досліджень Примітка

1. Якщо в процесі підготовки обладнання виявлені пошкодження або відхилення від працездатного стану (нормальна реакція обладнання на дії експериментатора вказана в дужках) – підготовку зупинити та повідомити викладача.

2. При необхідності, з дозволу викладача, виконати необхідні регулювання.

35

3.1.1 Огляд обладнання

Візуально переконатися, що: всі компоненти є в наявності; механічних пошкоджень немає; фотодатчик і електромагнітне гальмо підключені до блоку ФМ1/1; нитка з основними вантажами перекинута через шків, блок ФМ1/1 – заземлений.

3.1.2 Перевірка працездатності обладнання.

3.1.2.1 Перевірка працездатності механічної частини обладнання. Переконатися в тому, що:

- основа пристрою знаходиться в горизонтальному положенні (покажчик рівня знаходиться в центрі кола);

- основні вантажі, з’єднані ниткою перекинутою через шків, знаходяться в рівновазі (нерухомі), а при вертикальному дотику – легко рухаються;

- кронштейн з фотодатчиком знаходиться у нижній частині вертикальної стійки (червона площина кронштейну співпадає з однією з рисок шкали стійки; ближній вантаж при русі вниз проходить в центрі робочого вікна фотодатчика, положення фотодатчика зафіксоване штопорним гвинтом);

- візир знаходиться у верхній частині стійки (верхній його зріз співпадає з потрібною поділкою шкали стійки; вертикальна площина візиру відхилена на 13-15мм від лінії руху (нитки) ближнього вантажу; положення візиру курсант встановлює самостійно).

3

m

.1.2.2 Перевірка загальної працездатності обладнання Виконати наступні дії:

1. Встановити ближній вантаж _б так, щоб його нижня площина співпадала з верхнім зрізом візиру (візир не знаходиться на лінії руху вантажу);

2. Встановити вилку електричного шнура блоку ФМ1/1 в розетку 1-XS1 лабораторного стенду і ввімкнути на ньому вимикач 1-SF1 (загоряється сигнальна лампа 1-HL2 стенду, вмикається табло індикації ФМ1/1, спрацьовує фрикціон електромагнітного гальма).

3. Покласти на ближній основний вантаж додатковий вантаж і обережно привести систему в нерухомий стан (вантажі не повинні коливатися);

4. Натиснути кнопку «Пуск» блоку ФМ1/1 (на індикаторі в правому нижньому куті висвічується напис «Пуск», таймер блоку починає відлік часу, електромагнітне гальмо вимикається, ближній вантаж рухається вниз);

5. Провести спостереження руху вантажів до зупинки (вантажі рухаються плавно, прискорено, не коливаються і, при перетині нижньою площиною ближнього вантажу оптичної осі фотодатчика, відлік часу зупиняється, на індикаторі висвічується час руху вантажів та напис «Стоп»);

36

6. Встановити нульові значення на шкалі індикатора натиснувши кнопку «Сброс» на блоці ФМ1/1 (на індикаторі висвічуються нулі).

Лабораторне обладнання готове до проведення досліджень.