Экспериментальная часть

Задача 1. Шар 1 массой m=10кг, движущийся со скоростью v, налетает на покоящийся шар 2 массой m/2 и после упругого удара продолжает двигаться под углом к направлению своего первоначального движения.

Задание:

1. Определите скорости шаров после столкновения.

2. Рассчитайте угол, под которым будет двигаться второй шар.

3. Экспериментально определите, чему должен быть равен прицельный параметр. Для этого откройте файл IP (Lab 1-7), задайте начальные данные и запустите программу.

4. Сравнить полученные результаты с рассчитанными.

Задача 2. Шар массой со скоростьюналетает на неподвижный шар масса которого. Удар центральный абсолютно упругий. Скорости шаров после удара соответственно равныи.

Задание:

1. Каким соотношениям масс соответствуют следующие значения скорости?

1. 

2. 

3. 

2. Определите экспериментально и подтвердите полученные значения теоретическими расчетами.

Задача 3. Шар массой со скоростьюналетает на неподвижный шар масса которого. Удар центральный абсолютно неупругий.

Задание:

1. Рассчитайте долю кинетической энергии первого шара, перешедшую во внутреннюю энергию системы при равных массах? (смотри формулу 8).

2. Зависит ли полученный результат от начальной скорости движения первого шара? Ответ поясните.

3. Постройте график зависимости от отношения масс двух шаров.

Контрольные вопросы и задания.

1. Что называют столкновением материальных тел?

2. Какие физические явления происходят при столкновении двух шаров?

3. Как записываются законы сохранения импульса и энергии при столкновении?

4. Какие столкновения называются абсолютно упругими, неупругими?

5. При каких условиях соударение называется центральным ударом?

литература

1. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М., 1986. Гл. 10.

2. Иверонова В.И. Физический практикум, ч.1, Механика и молекулярная физика. М., 1967, 260 с.

лабораторная работа 1-8

НеУпругие столкновения

Цель работы:изучение теории неупругого столкновения

Теория

Существует два предельных случая соударения: абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары. При абсолютно упругом ударе между телами действуют только абсолютно упругие силы. Их действие не приводит к превращению механической энергии в тепловую. То есть, при абсолютно упругом ударе тел, составляющих замкнутую систему^, выполняются оба закона сохранения: закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии. После абсолютно упругого соударения скорости тел различны, и тела могут двигаться в разных направлениях.

При абсолютно неупругом ударе потенциальная энергия тел полностью или частично превращается в их внутреннюю энергию. При таком ударе совсем не происходит упругой деформации тел (как впрочем при любом неупругом ударе) и закон сохранения механической энергии не выполняется, но выполняется для соударяющихся тел закон сохранения импульса. При этом после взаимодействия тела движутся в одном направлении и с одинаковой по величине скоростью.

В данной работе неупругий удар изучается с помощью баллистического маятника. Баллистический маятник схематически представляет собой установку, изображенную на рис.1. В маятник в горизонтальном направлении стреляют снарядом, имеющим массу и скорость.Снаряд прилипает к маятнику и сообщает общей массе системы некоторую скорость. Если время соударения снаряда с маятникоммало по сравнению с периодом колебания, маятник не успевает заметно отклониться от исходного положения за время соударения. Это значит, что во время удара не возникают силы, стремящиеся вернуть маятник в исходное положение. В этом случае систему «снаряд - маятник» можно рассматривать как замкнутую и применить к ней законы сохранения. После попадания снаряда в маятник, он начинает совершать колебания вокруг вертикальной оси. Считая удар полностью неупругим и пренебрегая силами трения, на основании закона сохранения момента импульса (момент импульса системы до удара равен моменту импульса после удара) можно написать:

. (1)

где – масса снаряда,- его скорость,R- расстояние от оси вращения до центра масс грузов, масса одного груза,- момент инерции маятника без грузов,– расстояние от оси вращения до точки удара пули,- его угловая скорость после соударения со снарядом. Из выражения (1) следует, что

. (2)

Величины могут быть непосредственно измерены. Поэтому для определения скорости снаряданужно найти начальную угловую скорость маятникаи его момент инерции.