1курс 2сем / ЛР8 физика

1. Цель работы.

Цель работы: проверка законов сохранения импульса и энергии, определение деформации шаров и силы удара.

2. Описание лабораторной установки.

Схема лабораторной установки приведен на рис. 1. К основанию 2 на четырех ножках, регулирующих высоту, прикреплен секундомер и счетчик колебаний 1. В основании 2 закреплена стойка 3, на которой смонтирован корпус 4 с червячной передачей, соединенной с кронштейном 5. На нем закреплены две угловые шкалы, одна 6 − для измерения угла α отклонения шара, и вторая 7 − для измерения угла наклона β маятника. На кронштейне 5 закреплена стойка 8, на которой подвешен шар 9 с указательной стрелкой. В сам кронштейн 5 по направляющим вкладываются различные образцы. Для наклона маятника используется вороток 11. На кронштейне 5 также имеется фотоэлектрический датчик 12, сигнализирующий о прохождении шара 9 через положение равновесия. Различные шары 9 навинчиваются на указательную стрелку.

Рисунок 1. Схема лабораторной установки.

Параметры установки.

Таблица 2.1

Название прибора	Предел измерений	Систематическая погрешность	Цена деления
Секундомер (циф.)	999 мкс	5 мкс	-
Угловая шкала	15град	0,25град	0,25град/дел

m_ш = 113г.

l_н = 49см.

α = 9^ᵒ

3. Рабочие формулы.

1. 

E – энергия, P – импульс, δ_P – относительная потеря импульса, δ_Е – относительная потеря энергии, α′₁ и α′₂ – углы максимальных отклонений шаров после удара,

g – ускорение свободного падения (~9,8 м/с²), m₁ – масса первого шара, m₂ – масса второго шара, α – угол максимального отклонения.

2. 

μ – приведенная масса, m₁ – масса первого шара, m₂ – масса второго шара.

k – приведенная жесткость шаров, τ – время столкновения шаров.

4. 

π = 3,14, g – ускорение свободного падения (~9,8 м/с²), α – угол максимального отклонения, х – уменьшение расстояния между центрами шаров.

4. Результаты измерений и вычислений.

Результаты измерений и вычислений средних значений Таблица 4.1

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
α1ᵒ	-0,5	-0,5	-0,75	-0,75	-0,5	-0,5	-0,25	-0,25	-1	-0,5	ᾶ1=-0,55ᵒ
α2ᵒ	7,75	7,25	8	7,25	7,75	7,75	8	7,75	7,5	8	ᾶ2=7,7ᵒ
τмкс.	121	123	120	117	117	114	116	117	115	114	ῖ=117,4мкс.

ᾶ - средний угол, ῖ - среднее время.

5. Пример расчетов по рабочим формулам.

1. Найдём относительную потерю импульса и энергии при столкновении:

P = 2*0,113* *sin(4,5) = 0,038

P`= 2* * (0,113*sin – 0,113*sin ) = 0,035

E = 2*0,113*9,8*0,49*sin²(4,5) = 0,006

E`= 2*9,8*0,49*(0,113*sin² – 0,113*sin² ) = 0,004

δ_P = (1 – ) *100% = 8,3 %

δ_Е = (1 – ) *100% = 26,4 %

2. Найдём приведённую массу

μ = = 0,0565кг

3. Найдём приведенную жесткость шаров и время столкновения

k = = 1,1*10⁵

τ = 3,14 = 0,002с

4. x = *sin = 2,19*10^-4м

F = 1,05*10⁵*2,19*10^-4 = 22,99Н

6. Вывод формулы и расчет погрешностей.

1. Вывод формулы систематической погрешности.

2. Расчёт погрешности.

θ_х = 2,19*10^-4* = 2,19*10^-4*0,034 = 0,07*10^-4м

x = (2,19±0,07)*10^-4м

7. Вывод: В результате проделанной работы, я познакомилась с лабораторной установкой для изменения деформации и силы удара наров, а также вычислила их и проверила законы сохранения импульса и энергии.

x = (2,19±0,07)*10^-4м,

F = 22,99Н.

Проверены законы сохранения импульса и энергии, цель достигнута, т.к. разность P-P` и E-E` 0,038 – 0,035 = 0,003 и 0,006Дж – 0,004Дж = 0,002Дж меньше систематической погрешности.