Задание 1. Исследование центрального удара.
В данном эксперименте
измерялись следующие величины: время
столкновения шариков (tст),
угол отклонения первоначально покоящегося
шарика после удара (
)
и начальный угол отклонения ударяющего
шарика до удара (
)
и после удара (
).
Все экспериментально полученные данные приведены ниже:
d1 = 29.9 мм, d2 = 34.9 мм
Маленький ударяет маленький:
|
|
15 |
12 |
6 | |||||||||
|
|
0.5 |
0.75 |
0.5 |
0.75 |
0.75 |
0.5 |
0.5 |
0.25 |
0.5 |
0.5 |
0.25 |
0.5 |
|
|
11.5 |
12.5 |
12.0 |
12.25 |
12.5 |
9.0 |
9.25 |
10.0 |
9.5 |
10.0 |
6.75 |
6.5 |
|
tст |
103 |
101 |
106 |
100 |
101 |
111 |
111 |
113 |
113 |
117 |
123 |
117 |
Большой ударяет маленький
|
|
15 |
12 |
6 | ||||||||||||
|
|
4.0 |
4.25 |
4.0 |
4.5 |
4.0 |
3.5 |
3.0 |
2.75 |
3.0 |
3.25 |
1.75 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.25 |
|
|
13.5 |
14.0 |
13.75 |
13.75 |
14.25 |
11.75 |
11.5 |
11.5 |
12.0 |
11.75 |
6.25 |
6.5 |
6.25 |
6.0 |
6.25 |
Для экспериментально-полученных данных были рассчитаны средние значения величин и их погрешности:
Диаметры шариков:
Маленький:
Большой:
Время столкновения и угол отклонения ударяемого шарика:
Маленький ударяет маленький:
1.
,
,
,
2.
,
,
,
3.
,
,
,
Большой ударяет маленький
1.
,
,
2.
,
,
3.
,
,
Для
данных результатов была вычислена
скорость шаров до и после удара по
формулам (4), (6) (где длина подвеса
соответственно равна: L=42.3см).
Полученные данные (где
скорость
ударяющего шара непосредственно перед
ударом,
скорость
ударяемого шара непосредственно после
удара) и погрешности для них, которые
рассчитывались по формулам (18), (19),
представлены ниже:
(18)
(19)
Маленький ударяет маленький
Большой ударяет маленький
Далее производилась оценка потери кинетической энергии при ударе, в результате превращения части ее во внутреннюю энергию шаров (оценка проводилась для одинаковых шаров). Данная оценка проводилась по следующим формулам:
,
где m – масса шаров, К1 – кинетическая энергия ударяющего шара непосредственно перед ударом и К2 – кинетическая энергия удаляемого шара непосредственно после удара. И массы шаров соответственно равны mб = 170.84 0.01 г (масса большого шарика), mм = 104.7 0.01 г (масса маленького шарика)
После подстановки численных значений в данную формулу и расчета для них погрешностей были получены следующие результаты:
Маленький ударяет маленький
Большой ударяет маленький
погрешности рассчитывались по следующим формулам:
Из полученных результатов можно сделать вывод, что потеря энергии, в рассматриваемом столкновении, зависит от начального угла отклонения ударяющего шара и с уменьшением его уменьшается. Так же она зависит от линейных размеров тела с уменьшением которых – уменьшается.