Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский Горный Университет»

Отчет по лабораторной работе №2

Тема: «Оценка точности прямых и косвенных измерений»

Автор: студент группы ЭРС-18-2 Ахмадиев А.М.

(должность) (подпись) (Ф.И.О)

ОЦЕНКА: __________

Дата: _25.10.2018_______

ПРОВЕРИЛ: доцент каф. физики Прошкин С.С.

(должность) (подпись) (Ф.И.О)

Санкт-Петербург

2018

Цель работы – исследовать упругое и неупругое столкновение двух тел; изучить законы сохранения импульса и энергии; выполнить сравнительную оценку экспериментальных и теоретических данных.

Удар (столкновение, соударение) – взаимодействие тел, при котором происходит их деформация, то есть изменение их формы или размера. Длительность взаимодействия при этом равна нулю (мгновенное событие). Применяется в качестве модели для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.

Предельные виды: абсолютно упругий и абсолютно неупругий удар.

Абсолютно упругий - удар, после которого форма и размеры тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествующего столкновению. При этом ударе механическая энергия тел не переходит в другие, немеханические виды энергии.

Абсолютно неупругий удар – столкновение двух тел, после которого форма и размеры тел не восстанавливаются. При этом ударе кинетическая энергия полностью или частично превращается во внутреннюю энергию, приводя к повышению температуры тел. После удара столкнувшиеся тела либо движутся вместе с одинаковой скоростью, либо покоятся. При абсолютно неупругом ударе выполняется только закон сохранения импульса.

Абсолютно неупругий удар

В соответствии с законом сохранения импульса

Вектор скорости

Величина скорости

Здесь знак (+) соответствует движению тел в одном направлении, а знак (-) – движению тел навстречу друг другу.

Количество механической энергии, перешедшей во внутреннюю энергию (в тепло) равно разности энергий до удара (W10 + W20) и после удара W:

здесь: m1, m2 – массы шаров; W10, W20- скорости и энергии шаров до удара; W - скорость и энергия обоих шаров после удара.

Абсолютно упругий удар

Используя закон сохранения импульса и закон сохранения энергии можно записать систему уравнений

Решение системы этих двух уравнений позволяет получить следующие формулы для скоростей шаров после удара

- скорости шаров после удара.

Экспериментальная установка

7

6

5

4

3

3

2

2

1

Установка представляет собой рельс (1), по которому могут перемещаться почти без трения две тележки (2). Сбоку в тележки вставлены плоские пластины (3) определенной длины (10 см). К торцам тележек могут прикрепляться штекеры (4) разного вида: с резинкой и пластинкой для изучения упругого удара, с иглой и пробкой для изучения неупругого удара. В левом конце рельса укреплена стартовая система (5), с помощью которой можно сообщать скорость левой тележке. Эта стартовая система позволяет выбирать три значения скорости. Рекомендуется использовать вторую позицию. Сбоку к рельсу прикреплены два устройства, называемые световыми барьерами (6). Они состоят из источника света и приемника света. При движении тележки пластинка, прикрепленная сбоку к тележке, перекрывает луч света на некоторое время, зависящее от скорости тележки. Это время можно измерить и, следовательно, определить скорость тележки. Световые барьеры подсоединены к измерительному прибору (таймеру) (7). На приборе имеется 4 дисплея, на которых высвечивается время прохождения пластинкой светового барьера (для левой и правой тележки и для движения в прямом и обратном направлении). По этому времени можно вычислить скорость любой тележки до и после столкновения.