Контрольные вопросы
1. Как можно заставить груз в поле тяжести Земли двигаться с ускорением, отличным от g? Найти по крайней мере два ответа.
2. Могут ли грузы в машине Атвуда двигаться с ускорением большим, чем g?
3. Какие законы механики описывают движение грузов на двух характерных участках их пути - l и S?
Литература
Савельев И.В. Курс физики: Учебник в 3-х томах. Т.1: Механика. Молекулярная физика. М., - Наука, 1989. - 352 с.
2. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для вузов. 6-е изд. тер. – М., Высшая школа, 1999. – 542 с.
Лабораторная работа № I - 7
ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА
________________________________________________________________________________
Приборы и принадлежности: прибор для исследования столкновений шаров, линейка, аналитические весы.
Цель работы: изучение закона сохранения импульса.
Введение
Импульсом
тела массой m ,
движущегося со скоростью
,
называется вектор
.
Если система состоит из нескольких тел,
то ее импульс равен геометрической
сумме импульсов всех тел, входящих в
эту систему.
В замкнутой системе выполняется закон сохранения импульса: импульс системы не изменяется с течением времени:
,
где
и
- масса и скорость
-го
тела системы, состоящей из
тел. Например, если два тела с импульсами
и
испытывают упругое соударение, то после
удара импульс системы не должен
изменяться, т.е.:
,
где
и
- скорости тел после удара.
При абсолютно упругом ударе механическая энергия системы также не изменяется.
Закон сохранения импульса принадлежит к числу фундаментальных законов физики. Он справедлив не только в рамках классической механики.
Данная работа состоит в определении импульсов двух шаров до и после удара и в сравнении полученных результатов.
Пусть два
шара – 1-й и 2-й висят на подвесках равной
длины , касаясь друг друга. Если шар 1
отклонить на угол
и отпустить, то в результате упругого
удара шар 2 отклонится от исходного
положения на угол β2 , а
шар 1 – на угол β1.
Так как до удара шар 2 покоился, то импульс системы из двух шаров до удара равен:
P = m1V1. (1)
Скорость V1 можно найти на основании закона сохранения механической энергии по формуле:
, (2)
где: h - высота, на которую поднят шар 1;
g- ускорение свободного падения.
Высоту h можно выразить через длину подвески l (в соответствии с рис. 1), учитывая, что радиус шара намного меньше длины подвески l:
. (3)
Рис. 1
С учетом (3) для скорости V1 справедливо выражение:
. (4)
Тогда общий импульс системы двух шаров до удара:
.
.
(5)
После упругого
удара импульсы первого и второго шаров
станут равны
и
.
Значения скоростей и определяются соотношениями, аналогичными соотношению (4):
, 
. (6)
Соответственно, выражения для импульсов шаров:
;
;
(7)
а импульс системы после удара:
.
По закону
сохранения импульса:
,
что строго выполняется только для
замкнутой системы.