Задание

Измерение времени соударения шаров

Приборы и принадлежности: 1) установка для исследования удара шаров; 2) две пары шаров, отличающихся материалом или радиусами; 3) масштабная линейка.

1. Подвесить пару исследуемых шаров на проводах установки. Отрегулировать, если это необходимо, длину проводов так, чтобы шары соприкасались в точке, лежащей на одной горизонтали с центрами шаров.

Шкалу, по которой производится отсчет угла отклонения шара, установить так, чтобы нулевое деление приходилось против нити левого шара, тогда и.

2. Измерить с помощью линейки длину L и расстояние d от точки подвеса до шкалы (см. рис. 8.1).

Результаты измерений вместе с погрешностями занести в заранее подготовленную табл. 8.1.

Таблица 8.1

Материал шаров	m, кг	R, м	l, м	d, м	м

Масса m и радиус R шаров вместе с погрешностями даны в таблице на рабочем столе.

3. Подготовить частотомер к работе (см. рис. 8.2):

а) включить тумблер «Сеть». На световом индикаторе высветятся цифры. Нажатием красной кнопки «Пуск» установить 0;

б) переключатель «Время счета, ms / множ.» установить в положение 10°, а переключатель «Метки времени, s» — в положение 10^–6. В этом случае время будет измеряться в микросекундах;

в) ручку «Время инд.» установить в среднее положение;

г) нажать кнопку «Длит.» переключателя «Род работы». Остальные кнопки должны быть отжаты.

4. Включить блок питания УНИП-7. Подать напряжение на шары тумблером «Вкл.». Отвести шар в сторону, нажать красную кнопку «Пуск», отпустить шар. После удара на световом индикаторе должны высветиться цифры — время соударения шаров в микросекундах.

Положение отклоненного шара фиксировать с помощью магнита. Перед каждым ударом шаров нажимать кнопку «Пуск», при этом стирается предыдущий результат.

5. Измерить длительность для любой пары шаров. Для этого взять не менее пяти отклонений левого шараа через каждые 3 см. Для каждого отклонения произвести измерение длительности импульса 5-7 раз.

Результаты измерений занести в заранее подготовленную табл. 8.2.

Таблица 8.2

				, мкс
I		, см	1		2	3	4	5		мкс			мкс
1

В качестве погрешности принять3 мм. Погрешностьвычислить по формуле:

6. Аналогичные измерения проделать для другой пары шаров.

7. Рассчитать постоянную в м/с.

Для каждого отклонения а по данным табл. 8.1 и 8.2 вычислить:

а) относительную скорость соударяющихся шаров по формуле (8.4), используя постояннуюB;

б) модуль средней силы по формуле:

в) логарифмы соответствующих величин . Вычисления произвести для обеих пар шаров.

Результаты вычислений занести в заранее подготовленную табл. 8.3.

Отметим, что для малых углов (< 0,2 рад), что имеет место в настоящей работе, можно считать:

Таблица 8.3

i
1
…

8. Для каждой пары шаров построить график теоретической зависимости отиспользуя для этого уравнение:

следующее из формулы (8.1). Скорости звука указаны в таблице на рабочем столе. Для построения графиков рекомендуется масштаб: по оси абсцисс 0,1 = 50 мм, по оси ординат 0,1 = 20 мм.

На графике нанести экспериментальные точки (для обеих пар шаров на одном листе). Для обозначения экспериментальных точек разных пар шаров использовать различные символы: маленькие кружки, треугольники и т.д. От каждой экспериментальной точки вверх, вниз, влево, вправо отложить отрезки, изображающие в масштабе чертежа погрешности результата. Расчет погрешностей произвести по формулам:

9. Для каждой пары шаров построить график теоретической зависимости отиспользуя формулу, следующую из выражения (8.2),

Масштаб графика продумать самостоятельно. На этом же графике нанести экспериментальные точки с соответствующими погрешностями (для обеих пар шаров на одном листе).

Расчет погрешностей произвести по формулам:

Дать заключение по поводу согласия экспериментальных результатов с теоретическими зависимостями.