1 сем / лаб 2н мех / Лабораторная 2н

Индивидуальные вопросы к подготовке:

1)Какой маятник называют математическим? Можно ли шары на подвесах в данной работе рассматривать как математические маятники и почему ? По какой формуле рассчитывается период колебаний математического маятника?

Математическим маятником называют материальную точку, подвешенную на невесомой и нерастяжимой нити, прикрепленной к подвесу и находящейся в поле силы тяжести (или иной силы)

Да, потому что массой этих шариков можно пренебречь, а также они закреплены на невесомой и нерастяжимой нити, и совершают колебательные движения под действием силы тяжести, что соответствует определению математического маятника.

Период колебаний математического маятника рассчитывается по формуле:

= 2π

где T - период колебания [c], L-длина нити [м], g-ускорение свободного

падения [ м2 ].

с

2)Дайте определения импульса, кинетической и потенциальной энергии тела. Каков их физический смысл?

Импульс тела - это векторная величина, показывающая меру воздействия силы на тело за данный промежуток времени. Рассчитывается по формуле:

Кинетическая энергия - это энергия механического движения, которой обладает движущееся тело или система тел. Рассчитывается по формуле:

2

2

Ек = ν2

где к - кинетическая энергия [Дж], m - масса тела [кг], ν - скорость тела

[м/c]

Потенциальная энергия - это энергия взаимодействия двух или более тел друг с другом. Рассчитывается по формуле:

Еп =

где п - потенциальная энергия [Дж], m - масса тела [кг], g - ускорение

свободного падения [ м2 ], h - высота [м]

с

3

Цель работы: экспериментальная проверка законов сохранения импульса и энергии при абсолютно неупругом столкновении шаров, подвешенных на бифилярных подвесах, по углу их совместного отклонения после столкновения.

Приборы и принадлежности. Лабораторная установка для изучения неупругого удара (рис. 2.1) представляет собой два стальных шара с массами m1 и m2 (на боковой поверхности шара m2 в точке столкновения нанесен пластилин), закрепленных на бифилярных подвесах 3. Длины бифилярных подвесов от оси их подвеса до центров масс шаров одинаковы и равны L. Шар m1 может удерживаться в отклоненном положении электромагнитом 4. Положение электромагнита может изменяться за счет поворота штанги 5. Начальный угол отклонения подвеса шара m1 от вертикального положения определяется с помощью поворотного индикатора 6 и шкалы 7. Поворотный индикатор 8 со

шкалой 9 позволяет определить угол совместного отклонения бифилярных подвесов слипшихся шаров после удара. Устройство 10 позволяет предотвратить отклонение шаров после соударения, если это необходимо. Управление электромагнитом осуществляется с помощью блока 11. Установка имеет два режима работы, регулируемых тумблером «плоскость»/«удар», находящимся в ее нижней части слева.

Исследуемые закономерности

Если шар m2 до столкновения покоился (ν2), то скорость шаров после их столкновения и выделившееся при ударе тепло будут равны

4

После столкновения шаров их подвесы отклонятся на угол α и шары поднимутся на высоту = (1 − α).

А их скорость после столкновения согласно закону сохранения энергии будет равна

ν = (2 ) = ν1 = (2 (1 − α))

Подставляя полученные выражения для скоростей ν1 и ν в первую

формулу, получим формулу для косинуса угла отклонения подвесов после неупругого удара:

5