Нижегородский Государственный Технический Университет.

Лабораторная работа по физике №1-21.

Механический удар.

Цель работы: Ознакомиться с элементами теории механического удара

и экспериментально определить время удара , среднюю силу удара F, коэффициент восстановления .

Практическая ценность работы.

В работе изучается экспериментальный метод измерения временных интервалов порядка

10 ^-5 с, а также методы обработки экспериментальных данных.

Схема экспериментальной установки.

А- стальной шарик массы m,

подвешенный на проводящих

нитях длиной L.

В- неподвижное тело большой

массы, с которым соударяется

шарик.

Рис.№1.

Измерительные средства:

1). Частотомер ЧЗ-34.

2). Шкала отсчета углов.

Исходные данные:

Масса шарика -

Длина нити -

Ускорение свободного падения -

Приборные погрешности.

1). Для частотомера ЧЗ-34 : t=

2). Для шкалы отсчёта углов : a=

Основные формулы.

1). По теореме об изменении импульса материальной точки :

,после проектирования на ось Х получаем F=.

2). По теореме об изменении механической энергии системы шар-Земля» ;

из рис.№1 получаем ;

откуда

3). = - коэффициент восстановления, причём 01

Таблица №1.

,o									
№ опыта	мкс		мкс		мкс		мкс		мкс	
1	58,43	13,5	51,06	19,5	49,72	24	48,86	29	44,12	36
2	57,66	13	52,72	20	50,08	24,5	46,61	30,5	44,95	36
3	56,33	13,5	53,39	19,5	49,75	23,5	46,39	29,5	44,65	36,5
4	57,41	14	52,8	19	50,6	24	46,92	30	43,71	37
5	58,78	13,5	53,67	19	48,61	23,5	46,67	28,5	44,39	36,5
6	57,19	13,5	52,53	18,5	49,62	23,5	47,5	30	44,98	35,5
7	56,78	14	51,86	18,5	47,11	24	46,28	30,5	44,48	36,5
8	58,21	13,5	52,51	20,5	49,73	24	47,46	30	44,21	37
9	59,72	13,5	51,11	19,5	50,47	24	46,23	29,5	45,15	35,5
10	58,22	13,5	50,46	20	48,85	24	46,66	30,5	44,36	36,5

Расчёты.

1). V₁=.

2). <V₂>=

3). <F>=;

4). =.

Расчет погрешностей исходных данных.

1).

2).

3).

Расчет погрешностей прямых измерений.

Количество повторений - 10 .

При Р=95% , коэффициенты Стьюдента: .

1). <>=57,77 мкс.

=

_

мкс, Р=95%, _

2).

; _

мкс, Р=95%, _

3).

; _

мкс, Р=95%, _

4).

; _

мкс, Р=95%, _

5).

; _

мкс, Р=95%, _

1).

_

__⁰; Р=95%, _

2).

; _

__⁰; Р=95%, _

3).

; _

__⁰; Р=95%, _

4).

; _

__⁰; Р=95%, _

5).

; _

__⁰; Р=95%, _

Расчет погрешностей косвенных измерений.

1).

V₁=V₁V₁=(0,860,0215)м/с; P=95%;=0,025.

2).

V₁=V₁V₁=(1,290,022)м/с; P=95%;=0,017.

3).

V₁=V₁V₁=(1,70,022)м/с; P=95%;=0,013.

4).

V₁=V₁V₁=(2,10,021)м/с; P=95%;=0,01.

5).

V₁=V₁V₁=(2,480,022)м/с; P=95%;=0,009.

1).

V₂=<V₂ > V₂=(0,60,01)м/с; P=95%;=0,017.

2).

V₂=<V₂ > V₂=(0,840,02)м/с; P=95%;=0,024.

3).

V₂=<V₂ > V₂=(1,040,01)м/с; P=95%;=0,011.

4).

V₂=<V₂ > V₂=(1,280,02)м/с; P=95%;=0,015.

5).

V₂=<V₂ > V₂=(1,530,02)м/с; P=95%;=0,011.

_

1).

_

0,70,021; P=95%;_=0,03.

2).

_

0,650,02; P=95%;_=0,03.

3).

_

0,610,01; P=95%;_=0,02.

4).

_

0,60,01; P=95%;_=0,02.

5).

_

0,620,006; P=95%;_=0,01.

_F;

1).

F=<F>F=(478,7414,4)H; P=95%, _F=0,03.

2).

F=<F>F=(772,722,4)H; P=95%, _F=0,029.

3).

F=<F>F=(1045,731,4)H; P=95%, _F=0,03.

4).

F=<F>F=(1372,239,8)H; P=95%, _F=0,029.

5).

F=<F>F=(1712,1449,7)H; P=95%, _F=0,028.

Таблица №2.

,o	<F>,H	V1,м/с	<>,мкс		F,H	V1,м/c	,мкс
	478,74	0,86	57,77	0,7	14,4	0,0215	0,68
	772,7	1,29	52,2	0,65	22,4	0,022	0,76
	1045,7	1,7	49,4	0,61	31,4	0,022	0,59
	1372,2	2,1	46,8	0,6	39,8	0,021	0,33
	1712,14	2,48	44,5	0,62	49,7	0,022	0,33

Вывод : Мы ознакомились с элементами теории механического удара и экс­периментально определили время удара t,среднюю силу удара F, коэффициент восстановления . В пределах от 0.86 m/c до 2.49 m/c с ростом скорости удара время удара убывает гиперболически, средняя сила возрастает, примерно, ли­нейно, что согласуется с теоретически-ми формулами.Удар упругий.