Ответы на вопросы по защите лабораторных работ по физике. Лабораторная работа № 6. (Изучение средней силы сопротивления грунта и изучение неупругого соударения груза и сваи на модели копра.)

6.1.1. II Закон Ньютона: «Ускорение материальной точки пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки».

Согласно современной терминологии: «Скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на нее силе».

6.1.2. Закон сохранения импульса системы тел: «Импульс замкнутой системы не изменяется с течением времени».

и

6.1.3. Закон сохранения механической энергии: «Механическая энергия консервативной системы не изменяется с течением времени».

(Система консервативна, если все действующие на нее внешние и внутренние непотенциальные силы не совершают работы ( ), а все внешние потенциальные силы стационарны).

6.1.4. Сила F, действующая на материальную точку М называется потенциальной (консервативной), если работа этой силы зависит только от начального и конечного положений точки М. (Пример: гравитационные силы и силы упругости)

Диссипативными называются силы, зависящие от скоростей точек механической системы и совершающие отрицательную суммарную работу при любых перемещениях этой системы.

(Пример: силы трения скольжения, силы сопротивления движению).

5. Замкнутая система- механическая система, на которую не действуют внешние силы.

Строго говоря, замкнутых систем нет, так как на все тела действуют действуют внешние силы. Приблизительно замкнутой можно считать Солнечную систему, так как внешние силы тяготения, действующие на тела солнечной системы пренебрежительно малы по сравнению с силами тяготения этих сил друг к другу.

6.2.1. Суммарный импульс системы взаимодействующих тел груз-свая сохраняется, так как сумма внешних сил, действующих на каждое тело системы, много меньше сил взаимодействия между телами, возникающих при ударе. Действием внешних сил за время удара на рассматриваемую систему тел можно пренебречь. Данная система считается приближенно замкнутой.

Выведение формулы (4) описания.

При падении груза с высоты Н молная механическая энергия системы груз-земля сохраняется и поэтому можно записать:

,

(где - масса груза, - скорость груза перед ударом).

Отсюда следует, что:

.

Так как систему можно считать условно замкнутой, то выполняется закон сохранения импульса:

,

(где - масса сваи, - общая скорость сваи и груза после удара).

Получаем:

6.2.2. Да изменяется. На этапе после неупругого удара груза и сваи, когда груз и свая начинают двигаться замедленно до полной остановки. На этом этапе сила сопротивления грунта, являющаяся диссипативной совершает работу. Полная механическая энергия системы груз-свая-земля не сохраняется.

6.2.3. Сила сопротивления грунта зависит от высоты H, с которой сбрасывается груз. (А меняя деформацию пружины мы меняем силу нормального давления со стороны пружины на втулку, играющую роль грунта.)

Выведение формулы (10) описания.

(где и - соответственно изменения кинетической и потенциальной энергиисваи и груза от начала их совместного движения до остановки).

,

(где - перемещение груза и сваи от начала их движения до остановки).

На участке средняя сила сопротивления грунта совершает работу

(где угол , так как направления силы и перемещения взаимно противоположны)

Следовательно

.

Получаем

=

Разделив левую и правую части уравнения на и подставив значение

Получим:

6.2.4. Из формулы (9) описания выражаем :

6.2.5. = -0.41x 9.8 x 0.23 x

6.2.6. 745.4Н

6.3.1. . Серия опытов делается потому, что существует погрешность измерения по линейке. Инструментальная погрешность этого измерения равна инструментальной погрешности измерения по линейке и равна 5 мм. Она зависит от неточности изготовления прибора, неточности нашего считывания.

6.3.2. Сила сопростивления грунта определяется массой груза, массой сваи, высотой, с которой сбросили груз.

6.3.3. .