6 Порядок виконання роботи

6.1 Маятник без змінних кілець встановити в найвище положення, намотавши нитку на його вісь. Вивільнив маятник від електромагніта натиснувши клавішу „Пуск”, виміряти час та висоту .

6.2 Надіти на диск одне з змінних кілець(маса кільця вказана на ньому) та виміряти і аналогічно п.1. Данні вимірювань занести до таблиці 1.

Таблиця 1

, м	, кг	, кг	, м	, с	, кг	, м	, с	, м	м

6.3.Визначити момент інерції маятника без допоміжних кілець по формулі (1):

, (1)

де - сума мас стержня та диска.

6.4 Визначити по формулі (1) момент інерції маятника з кільцем. Врахувати що в цьому випадку маса дорівнює сумі мас диска, стержня та кільця: .

6.5.Знайти момент інерції кільця як різницю сумарного моменту інерції маятника з кільцем та моменту інерції самого маятника:

6.6.Розрахувати момент інерції кільця по формулі:

(2)

де: , _ радіуси диска та кільця відповідно. Їх величини вказані на установці.

6.7 Порівняти момент інерції кільця, отриманий експериментально, з моментом інерції, який був розрахований по формулі (2).

6.8 Проаналізувати результати дослідів і зробити висновки.

7 Звіт повинен містити

7.1 Номер і тему лабораторної роботи.

7.2 Мету лабораторної роботи.

7.3 Результати вимірів і розрахунків.

7.4 Висновок.

8 Питання для самоперевірки

8.1 Запишіть основне рівняння динаміки обертального руху.

8.2 Яка залежність між кутовим прискоренням маятника та лінійним прискоренням, з яким рухається центр ваги системи? Запишіть формулу для кінетичної енергії тіла яке котиться.

8.3 Як змінюється прискорення поступального руху маятника з зменшенням моменту інерції маятника? Чому?

8.4 Дайте визначення моменту інерції тіла відносно нерухомої осі обертання.

9. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Повторити:

9.1. Момент інерції тіла відносно осі (Л.1, П.10, с.18)

9.2. Рівняння динаміки обертального руху. Кінетична енергія тіла, що обертається (Л.1, П.11, с.22)

10 ЛІТЕРАТУРА

10.1 Лопатинський І.Є. Курс фізики. Підручник. – Лвів : Афіша, 2003.

10.2 Чолпан П.П. Фізика: Підручник. – К.: Вища шк., 2004.-567с.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

Вивчення пружного центрального удару кульок

1. МЕТА РОБОТИ

Вивчення законів збереження енергії і імпульсу при абсолютно пружному центральному ударі кульок, визначення часу співударів і сили удару.

2. ОБЛАДНАННЯ

Прилад для дослідження пружного удару кульок, лінійка.

3. ВКАЗІВКИ НА ТЕОРЕТИЧНИЙ МАТЕРІАЛ

Удар абсолютно пружних і не пружних тіл (Л.1, П.15.)

4 ЗАВДАННЯ

4.1 Визначити середню силу удару. Зробити висновок

4.2 Самостійно зробити таблицю для запису дослідних та розрахункових величин

4.3 Письмово відповісти на контрольні питання

5. ОПИС ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ ТА ВИВІД РОБОЧОЇ ФОРМУЛИ

Абсолютно пружнім називається такий удар, в результаті якого не відбувається перетворення механічної енергії системи тіл, що ударяються , у інші види енергії.

Швидкості кульок після зіткнення можна знайти із законів збереження імпульсу і енергії:

(5.1)

де - маси кульок; - їх швидкості до удару, - після удару.

Рішення цієї системи має вид

(5.2)

(5.3)

Якщо маси тіл однакові , то із рівнянь (5.2) і (5.3) витікає, що - тіла обмінюються швидкостями. Якщо друге тіло нерухомо, то після удару перше тіло зупиниться, а швидкість другого тіла стане дорівнювати .

Роздивимось абсолютно пружній центральний удар двох кульок однакової маси , які підвішано на нерозтяжних нитках довжиною .

Відхилимо кульку на кут від положення рівноваги і відпустимо її. Повертаючись у положення рівноваги і маючи в попередній момент швидкість , вона повністю передає свій імпульс кульці 2 і зупиняється, тобто, кульки обмінюються швидкостями. По закону збереження енергії можна визначити швидкість . Кулька, відведена від положення рівноваги на кут має потенціальну енергією , де - висота, на яку він підіймається. Ця енергія при поверненні в положення рівноваги повністю переходить у кінетичну , звідки

. (5.4)

З рисунка видно, що . Оскільки , то . Під-

ставив у вираз (5.4), отримаємо

. (5.5)

Повернувшись в положення рівноваги, кулька 1 б’є кульку 2. Імпульс, що передано їй під час удару: .

Дотик твердих тіл при ударі триває хоч і малий, але кінцевий проміжок часу. Обидві кульки деформуються в точці зіткнення, кінетична енергія кульки, що вдаряється, переходить в енергію пружної деформації. Виникають пружні сили, які при зростанні деформації наростають і досягають найбільшої величини в момент найбільшого стискання кульок. Після цього йде зворотній процес переходу потенціальної енергії деформації у кінетичну енергію руху, поки кульки знов не розійдуться.

Якщо кульки підвісити на провідних нитках, які з’єднано із зарядженим конденсатором, останній за час удару кульок буде розряджатися. Час удару буде дорівнювати часу розрядки конденсатора, який визначається по формулі:

, (5.6)

де - ємність конденсатора; - опір кола; - заряд конденсатора в початковий момент часу (до удару); - заряд після удару.

Знаючи час удару кульок , можна на основі другого закону Ньютона визначити середню силу удару :

. (5.7)