Опис установки:

Час зіткнення тіл настільки малий, що його неможливо виміряти секундоміром. Його визначають методом конденсаторного хронометра, принцип дії якого полягає в слідуючому: куля при ударі замикає електричне коло, що складається із зарядженого конденсатора С, резистора R і гальванометра G, з‘єднаних між собою згідно з рис.1.

Нехай у початковий момент часу t конденсатор мав заряд q. За час Δt при ударі заряд конденсатора зменшився на Δq. Вихоячі із співвідношення маємо , де I – миттєве значення струму (його можна визначити із закону Ома) , але , де С – ємність конденсатора, R – опір кола. Тоді .

Розділимо змінні і проінтегруємо останній вираз:

Звідки: ;

де q₀ – початковий заряд конденсатора;

q - заряд, який залишився після удару.

Для вимірювання заряду скористаємось гальванометром, відхилення покажчика якого n пропорційне значенню заряду. Тобто q₀ ~ n₀, а q++++++++ ~ n. Тоді τ = CR ln n₀/n.

Порядок виконання роботи:

1. Відвести одну із куль і закріпити її фіксатором, зарядити конденсатор, поставивши перемикач П в положення “Зарядка” на 3 – 4 с, а потім розрядити його через гальванометр шляхом переведення перемикача П в положення “Розрядка”. Записати показ гальванометра n₀. Дослід повторити не менше 10 разів. Одержані результати занести в таблицю. Для заспокоєння покажчика гальванометра слід періодично натискати кнопку К.

2. Зарядити конденсатор, перевивши перемикач П спочатку в положення “Зарядка” на 3 – 4 с, а потім в нейтральне положення. Провести удар куль, звільнивши при цьому фіксатор. Потім перемикач П перевести в положення “Розрядка” і записати відхилення покажчика гальванометра n. Дослід повторити не менше 10 разів.

3. Визначити значення висоти піднімання куль h і її радіус r, а також записати значення опору кола R і ємність конденсатора C.

Таблиця 1 – результати експериментальних досліджень.

С, Ф	R, Ом	n0	n	h, м	R, м
6,9*10-6	147	100	65	0,02	1,45*10-2
		110	70
		105	80
		110	60
		115	65
		110	70
		110	70
		105	70
		110	75
		115	70

25.09.2001.

Таблиця 2 - Результати обчислення.

τ,м/с	0,44	0,46	0,28	0,6	0,58	0,46	0,46	0,41	0,39	0,5
Δ,м/с	0	0,02	0,18	0,32	0,02	0,12	0	0,05	0,02	-0,11
δ,%	0	4,3	64	53	3,4	26	0	12	5	22

25.09.2001.

Обробка результатів дослідження і їх аналіз:

1. За формулою (23) визначити швидкість кулі при ударі.

2. За формулою (1) визначити час зіткнення куль. Знайти абсолютну і відносну похибки τ.

3. Визначити масу куль і за формулою (16) вирахувати середню силу удару. Пояснити одержані результати.

Вихідні дані для проведення дослідження.

h = 0,02м; l = 22*10^-2м; R = 1,45см; ; α =23⁰

Контрольні запитання:

1. Що таке пружний і не пружний удари?

2. Який буде характер руху куль після удару?

3. Одержати формулу для розрахунку відносної і абсолютної похибок вимірюваних величин?

Відповідь на контрольні запитання:

1. Абсолютно не пружним називається удар, при якому потенційна енергія пружної деформації не виникає; кінетична енергія тіл чи частково цілком перетворюється у внутрішню енергію; після удару тіла рухаються з однаковою швидкістю (тобто як одне тіло) або спочивають. При такому ударі виконується тільки закон збереження імпульсу, закон же збереження механічної енергії не дотримується - механічна енергія чи частково цілком переходить у внутрішню

Абсолютно пружним називається такий удар, при якому повна механічна енергія тіл зберігається. Спочатку кінетична енергія чи частково цілком переходить у потенційну енергію пружної деформації. Потім тіла повертається до первісної форми, відштовхуючи один одного. У підсумку потенційна енергія пружної деформації знову переходить у кінетичну і тіла розділяються зі швидкостями, обумовленими двома умовами – збереженням сумарної енергії і сумарного імпульсу тел.