§ 3. Сақтау заңдары

102. Импульсті сақтау заңын зерттеу

Құралдар: 1) өлшеуіш лента; 2) науа; 3) массалары бірдей шарлар – 3 дана; 4) калориметрге арналған денелер жиынтығынан жасалған металл цилиндрлер – 2 дана; 5) серіппелі соққыш; 6) фронтальды жұмыстарға арналған штатив (239-сур.).

Жұмыстың мақсаты – металл шарлардың өзара әркеттесуі мысалымен (үлгісі арқылы) импульсті сақтау заңын суреттеу. Шарларды серіппелі оққыштың көмегімен металл науаның шетіне қозғалысқа келтіреді (66-сур.).

Жұмысты орындау үшін 239-сурет бойынша қондырғыны құрастырады (жинайды). Металл науа штативтің табанындағы шетінен қысады да үстелдің шетіне көлденең қалыпта орналасады. Науаның көлденең қалыптылығын металл шардың көмегімен тексереді. Шамамен жоғарғы шеттен 1-2 мм биіктіктегі науаның ортасына штативтің муфтасына бекітілген серіппелі соққышты орналастырады.

Соққыштың серіппесін қысып, оның соңына жіп ілмекті кигізеді. Соққыштың екі жағынан науаға бірдей металл шарлар қояды, ал олардан бірдей (30-40 см) қашықтықта – металл цилиндрлерді қояды. Ілмекті соққыштан тартқылайды: шарлар модулі бойынша бірдей жылдамдықпен қарама-қарсы жақтарға шашылады.

Жылдамдық модульдерінің тепе-теңдігі жөнінде шарлармен металл целендирлерге дейінгі қозғалыстың бірдей уақытында өтетін жолдарың тепе-теңдігі бойынша талдайды.

Осылайша, шарлар импульстерінің өзгерістері бірдей бірақ қарама қарсы бағытталған мәнге ие болады т. е. = т₂Ла₂-. Басқаша айтқанда өзара әрекеттескенге дейінгі және кейінгі шарлар импульсінің суммасы тұрақты болып қалды.

Тәжірибені түрлі массалы шарлармен қайталайды. Бұл үшін соққыштың бір жағына бір шарды, екінші жағына осындай екі шарды орналастырады. Импульсті сақтау заңына сәйкес өзара әрекеттескеннен кейінгі шарлар жылдамдығының модулдері шарлар массасына кері пропорциональ болуы тиіс. Сондықтан шарлар соғылатын металл целиндрлер енді науада бір-біріне 2:1 қатынасындағы қашықтықта орналасады, мысалы 40 см мен 20 см қашықтығында. Серіппені жбосатқаннан кейін шарлар қарама-қарсы жаққа жылжып тағы да бір мезгілде металл цилиндрлерге соғылады, осы арқылы шарлар жылдамдығының модулдері бір-бірінен 2 есе айрықшаланатынын дәлелдейді.

Жаттығу үшін оқушыларға шарлардың өзара әрекеттесуінің басқа сапалы жағдайларын қарастыруды ұсынуға болады. Шарлар болаттан жасалғандықтан олармен серпімсіз өзара әрекеттесуді ғана бақылауға болады.

1. Науаға екі бірдей шар салады. Біреуін жайына қалдырып, екіншісін бірінші шардың бағытына қарай қолмен итереді. Серпінсіз соққыдан кейін екі шар да екінші шардың алғашқы жылдамдығының жартысына тең бірдей жылдамдықпен жылжиды.

2. Екі бірдей шарды оларға түрлі жылдамдық бере отырып бір бағытқа итереді. Үлкен жылдамдықпен жылжып келе жатқан шар жылдамдығы аз шарды қуып жетеді. Серпімсіз соққыдан кейін екі шар да қозғалыстарын бір бағытқа өзара әрекеттесетін шарлар жылдамдығының жарты суммасына тең бірдей жылдамдықпен жалғастырады.

3. Екі бірдей шарды қолмен бір-біріне қарсы бірдей жылдадықта қозғалысқа келтіреді. Серпімсіз соққыдан кейін шарлар тоқтайды.

4. Екі бірдей шарды қолмен бір-біріне қарсы түрлі жылдамдықта қозғалысқа келтіреді. Серпімсіз соққыдан кейін шарлар үлкен жылдамдық бағытына бірдей жылдамдықта қозғалады. Шарларды соққаннан (итергеннен) кейінгі жылдамдық өзара әрекеттесетін шарлардың алғашқы жылдамдығының жартылай айырмасына тең.

Осы жұыста ұсынылған жаттығуларды орындауды жақсы ұйымдастыру мақсатында мұғалім барлық операциялардың кезекті орындалуына нақты нұсқаулар беруі тиіс.