Цель работы: исследовать упругое и неупругое столкновение двух тел; изучить законы сохранения импульса и энергии; выполнить сравнительную оценку экспериментальных и теоретических данных.
Общие сведенья.
Удар (столкновение, соударение) – взаимодействие тел, при котором происходит их деформация, то есть изменение их формы или размера. Длительность взаимодействия при этом равна нулю (мгновенноесобытие). Применяется в качестве модели для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.
Существуют два предельных вида удара:
Абсолютно упругим называется такой удар, после которого форма и размеры тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествующего столкновению. При этом ударе механическая энергия тел не переходит в другие,немеханические виды энергии.
При таком ударе кинетическая энергия соударяющихся тел переходит вначале в потенциальную энергию упругой деформации. Затем тела возвращаются к первоначальной форме, отталкивая друг друга. В итоге потенциальная энергия упругой деформации снова переходит в кинетическую энергию, и тела разлетаются со скоростями, величина и направление которых определяется двумя законами – закономсохранения энергии и законом сохранения импульса.
Абсолютно неупругий удар – столкновение двух тел, после которого форма и размеры тел не восстанавливаются. При этом ударе кинетическая энергия полностью или частично превращается во внутреннюю энергию, приводя к повышению температуры тел. После удара столкнувшиеся тела либо движутся вместе с одинаковой скоростью, либо покоятся. При абсолютно неупругомударе выполняется лишь закон сохранения импульса.
Проведем теоретическое рассмотрение на примере центрального удара двух шаров.
Удар называется центральным, если шары до удара движутся вдоль прямой, проходящей через их центры.
Будем предполагать, что шары образуют замкнутую систему или что внешние силы, приложенные к шарам, уравновешивают друг друга (квазизамкнутая система).Экспериментальная установка
Назначение и характеристика основных элементов установки:
Экспериментальная установка представляет собой рельс (1), по которому могут перемещаться почти без трения две тележки (2). Сбоку в тележки вставлены плоские пластины (3) определенной длины (10 см). К торцам тележек могут прикрепляться штекеры (4) разного вида: с резинкой и пластинкой для изучения упругого удара, с иглой и пробкойдля изучения неупругого удара. В левом конце рельса укреплена стартовая система (5), с помощью которой можно сообщать скорость левой тележке. Эта стартовая система позволяет выбирать три значения скорости. Рекомендуется использовать вторую позицию. Сбоку к рельсу прикреплены два устройства, называемые световыми барьерами (6). Они состоят из источника света и приемника света. При движении тележкипластинка, прикрепленная сбоку к тележке, перекрывает луч света на некоторое время, зависящее от скорости тележки. Это время можно измерить и, следовательно, определить скорость тележки. Световые барьеры подсоединены к измерительному прибору (таймеру) (7). На приборе имеется 4 дисплея, на которых высвечивается время прохождения пластинкой светового барьера (для левой и правой тележки и для движения впрямом и обратном направлении). По этому времени можно вычислить скорость любой тележки до и после столкновения.
Выключатель таймера находится на задней стороне прибора. На лицевой стороне прибора имеется кнопка, нажатие на которую обнуляет показания всех дисплеев.
Основные расчетные формулы:
- величина скорости,
где:
m1, m2 – массы шаров.
- скорости шаров до удара.
- скоростьобоих шаров после удара.
Здесь знак (+) соответствует движению тел в одном направлении, а знак (-) – движению тел навстречу друг другу.
- количество механической энергии перешедшей во внутреннюю энергию (в тепло),
где:
W_10,W_20 – кинетические энергии шаров до удара.
W - энергия обоих шаров после удара.
- количество теплоты, протекающее за единицу...
Общие сведенья.
Удар (столкновение, соударение) – взаимодействие тел, при котором происходит их деформация, то есть изменение их формы или размера. Длительность взаимодействия при этом равна нулю (мгновенноесобытие). Применяется в качестве модели для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.
Существуют два предельных вида удара:
Абсолютно упругим называется такой удар, после которого форма и размеры тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествующего столкновению. При этом ударе механическая энергия тел не переходит в другие,немеханические виды энергии.
При таком ударе кинетическая энергия соударяющихся тел переходит вначале в потенциальную энергию упругой деформации. Затем тела возвращаются к первоначальной форме, отталкивая друг друга. В итоге потенциальная энергия упругой деформации снова переходит в кинетическую энергию, и тела разлетаются со скоростями, величина и направление которых определяется двумя законами – закономсохранения энергии и законом сохранения импульса.
Абсолютно неупругий удар – столкновение двух тел, после которого форма и размеры тел не восстанавливаются. При этом ударе кинетическая энергия полностью или частично превращается во внутреннюю энергию, приводя к повышению температуры тел. После удара столкнувшиеся тела либо движутся вместе с одинаковой скоростью, либо покоятся. При абсолютно неупругомударе выполняется лишь закон сохранения импульса.
Проведем теоретическое рассмотрение на примере центрального удара двух шаров.
Удар называется центральным, если шары до удара движутся вдоль прямой, проходящей через их центры.
Будем предполагать, что шары образуют замкнутую систему или что внешние силы, приложенные к шарам, уравновешивают друг друга (квазизамкнутая система).Экспериментальная установка
Назначение и характеристика основных элементов установки:
Экспериментальная установка представляет собой рельс (1), по которому могут перемещаться почти без трения две тележки (2). Сбоку в тележки вставлены плоские пластины (3) определенной длины (10 см). К торцам тележек могут прикрепляться штекеры (4) разного вида: с резинкой и пластинкой для изучения упругого удара, с иглой и пробкойдля изучения неупругого удара. В левом конце рельса укреплена стартовая система (5), с помощью которой можно сообщать скорость левой тележке. Эта стартовая система позволяет выбирать три значения скорости. Рекомендуется использовать вторую позицию. Сбоку к рельсу прикреплены два устройства, называемые световыми барьерами (6). Они состоят из источника света и приемника света. При движении тележкипластинка, прикрепленная сбоку к тележке, перекрывает луч света на некоторое время, зависящее от скорости тележки. Это время можно измерить и, следовательно, определить скорость тележки. Световые барьеры подсоединены к измерительному прибору (таймеру) (7). На приборе имеется 4 дисплея, на которых высвечивается время прохождения пластинкой светового барьера (для левой и правой тележки и для движения впрямом и обратном направлении). По этому времени можно вычислить скорость любой тележки до и после столкновения.
Выключатель таймера находится на задней стороне прибора. На лицевой стороне прибора имеется кнопка, нажатие на которую обнуляет показания всех дисплеев.
Основные расчетные формулы:
- величина скорости,
где:
m1, m2 – массы шаров.
- скорости шаров до удара.
- скоростьобоих шаров после удара.
Здесь знак (+) соответствует движению тел в одном направлении, а знак (-) – движению тел навстречу друг другу.
- количество механической энергии перешедшей во внутреннюю энергию (в тепло),
где:
W_10,W_20 – кинетические энергии шаров до удара.
W - энергия обоих шаров после удара.
- количество теплоты, протекающее за единицу...
Поделиться рефератом
Расскажи своим однокурсникам об этом материале и вообще о СкачатьРеферат