Описание установки

На установке (рис.1) два стальных шара расположены на металлических бифилярных подвесах. Шары удерживаются в отклоненном положении двумя электромагнитами Эм₁ и Эм₂,которые могут перемещаться (их положение фиксируются винтами). Углы отклонения шаров отсчитываются по шкале в градусах. Общее питание установки включается тумблером К₁. питание электромагнитов включается тумблером К₂. при включении тумблера К₂ ток в цепи электромагнитов выключается, шары освобождаются и начинают двигаться друг к другу. При соударении шаров замыкается электрическая цепь, в которую они включены. Поэтому время соударения шаров будет равно длительности электрического импульса, возникающего при их взаимодействии. Напряжение импульса с сопротивлением R₂ подается на вход осциллографа. Длительность электрического импульса определяется по экрану осциллографа, работающего в ждущем режиме, с учетом калибровки его длительности по шкале меток электронного осциллографа.

Выполнение работы

Предупреждение: при работе на шары подается напряжение 20 В. Прикасаться к шарам и нитям подвески одновременно двумя руками запрещается!

1. Определение коэффициента восстановления к

1. Включить в сеть (220 В) питание установки и питание электронного осциллографа.

2. Включить тумблер осциллографа "сеть". При этом загорится сигнальная лампочка и через несколько минут на экране осциллографа появится светящаяся точка.

3. Включить последовательно тумблеры питания установки К₁ и питание электромагнитов К₂.

4. Отвести рукой шары к электромагнитам.

5. Выключить тумблер К₂ и начать отсчет соударений. Число ударов (N = 10-15) задается преподавателем.

6. Записать угол отклонения шаров после последнего соударения α_N. Отсчет угла рекомендуется произвести по обеим шкалам (сначала по одной, затем, повторив опыт, по другой) и брать среднее значение, но при небольшой разнице можно ограничиться отсчетом по одной шкале.

7. Повторить операции, указанные в пунктах 4,5,6 еще два раза.

8. Рассчитать среднее значение по формуле, гдеn число измерений.

9. Определить среднее значение по формуле (10).

2. Определение времени соударения шаров τ

1. Отвести рукой шары к электромагнитам на заданный угол α₀ = 25^о. Если установка была выключена, предварительно выполнить операции по пунктам 1,2,3 из первого упражнения.

2. Выключить тумблер К₂ и на экране осциллографа наблюдать за изменением длительность прямоугольного импульса. Для удобства отсчета длительность импульса выражена в метках. Цена одной метки равна Т = 20 мкс (микросекунд). За время соударения шаров τ принять длительность импульса последнего удара τ_N. Опыт проделать три раза и определить среднее время удара:

3. Расчет энергии остаточной деформации

Энергию остаточной деформации рассчитать по формуле (12). При этом начальную скорость определить по формуле (8), полагая, что длина подвеса ℓ = 0,50 м, угол отклонения α₀ = 25⁰, масса шара m = 15∙10^-2 кг, g = 9,81 м/с².

4. Расчет средней силы удара

Среднюю силу последнего соударения рассчитать по формуле (13). При этом начальную скорость определить по формуле (8), приняв за угол отклонения α_N, найденный в упражнении 1. Среднее время τ этого соударения определено в упражнении 2.

Результаты измерений и вычислений занести в табл.1.

N опыта	N соударений					W, Дж	, Н
1 2 3		250