Нижегородский государственный ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики

Лабораторная работа № 1 - 21 по общей физике

Тема "Механический удар"

Выполнил студент группы 05-РРТ

Имеряков Александр

Проверил:

Цель работы: Ознакомиться с элементами теории механического удара и экспериментально определить время удара , среднюю силу удара F, коэффициент восстановления Е.

В работе изучаются основные характеристики удара, ознакомляются с цифровыми приборами для измерения временного интервалов.

Теоретическая часть.

Ударом называется изменения состояния движения тела, вследствие кратковременного взаимодействия его с другим телом. Во время удара оба тела претерпевают изменения формы (деформацию). Сущность упругого удара заключается в том, что кинетическая энергия относительного движения соударяющихся тел, за короткое время, преобразуется в энергию упругой деформации или в той или иной степени в энергию молекулярного движения. В процессе удара происходит перераспределение энергии между соударяющимися телами.

При ударе всегда происходит частичная потеря механической энергии. Отношение как нормальных, так и тангенциальных составляющих скорости после удара к составляющим скорости до удара есть физическая характеристика, зависящая от природы сталкивающихся тел.

(1)

Эту характеристику Е называют коэффициентом восстановления. Числовое значение его лежит между 0 и 1.

Схема экспериментальной установки.

А- стальной шарик массы m,

подвешенный на проводящих

нитях длиной L.

В- неподвижное тело большой

массы, с которым соударяется

шарик.

Р рис.№1.

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

Исходные данные:

1. m = (14,0 ± 0,5) 10^-3 кг.

2. l = (630,00 ± 0,5) мм.

3. g = (9,81 ± 0,005) м/с².

Точность измеряемых приборов:

1. Для ЦИВ: =

2. Для шкалы отсчета углов: цены деления шкалы.

Результаты наблюдений:

,o									
№ опыта	мкс		мкс		мкс		мкс		мкс	
1	58,35	16	54,72	22	51,34	26	48,22	33	45,48	34
2	60,21	16,5	56,28	22	52,36	28	45,95	33	45,20	35
3	59,24	17	55,67	21,5	53,19	30	47,48	31	46,18	36
4	60,11	16	55,81	22	52,85	30	48,58	30	45,24	37
5	61,10	16	56,50	23	51,90	30	47,04	30	46,28	34
6	59,90	15	54,40	22	52,52	30	47,92	32	44,39	37
7	61,44	17	53,33	23	52,11	26	47,11	30	45,25	35
8	59,93	16,5	54,10	23	52,68	30	47,39	29	43,44	36
9	69,68	16	55,10	24	51,62	27	46,66	32	45,65	37
10	60,77	17	53,00	22	52,81	29	48,54	30	44,81	36

В работе определяют скорости шарика до и после удара о металлическую плиту, время удара, среднюю силу удара, константу удара.

Пример расчета погрешностей ведется для начального угла 60º.

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: .

<>=45,1 мкс.

=

_

0,678мкс, Р=95%, _1,5

_

__9⁰; Р=95%, _2,5

Расчет погрешностей косвенных измерений.

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

V₂=<V₂ > V₂=(1,440,015)м/с; P=95%;=0,025.

_

_

_F;

F=<F>F=(1216,4848.6)H; P=95%, _F=0,04.

o	<F>,H	V1,м/с	<>,мкс		F,H	V1,м/c	,мкс
	357,62	0,86	61,07	0,81
	568,77	1,29	54,89	0,73
	775,7	1,7	52,34	0,7
	1002,1	2,1	47,5	0,62
	1216,85	2,48	45,1	0,58	48,6	0,022	0,678

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.