1курс 2сем / ЛР8 физика
.docx
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 |
mш = 113г.
lн = 49см.
α = 9ᵒ
3. Рабочие формулы.
E – энергия, P – импульс, δP – относительная потеря импульса, δЕ – 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.
μ – приведенная масса, m1 – масса первого шара, m2 – масса второго шара.
k – приведенная жесткость шаров, τ – время столкновения шаров.
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.
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
δP = (1 – ) *100% = 8,3 %
δЕ = (1 – ) *100% = 26,4 %
Найдём приведённую массу
μ = = 0,0565кг
Найдём приведенную жесткость шаров и время столкновения
k = = 1,1*105
τ = 3,14 = 0,002с
x = *sin = 2,19*10-4м
F = 1,05*105*2,19*10-4 = 22,99Н
6. Вывод формулы и расчет погрешностей.
Вывод формулы систематической погрешности.
Расчёт погрешности.
θх = 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.