Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский Горный Университет»
Отчет по лабораторной работе №2
Тема: «Оценка точности прямых и косвенных измерений»
Автор: студент группы ЭРС-18-2 Ахмадиев А.М.
(должность) (подпись) (Ф.И.О)
ОЦЕНКА: __________
Дата: _25.10.2018_______
ПРОВЕРИЛ: доцент каф. физики Прошкин С.С.
(должность) (подпись) (Ф.И.О)
Санкт-Петербург
2018
Цель работы – исследовать упругое и неупругое столкновение двух тел; изучить законы сохранения импульса и энергии; выполнить сравнительную оценку экспериментальных и теоретических данных.
Удар (столкновение, соударение) – взаимодействие тел, при котором происходит их деформация, то есть изменение их формы или размера. Длительность взаимодействия при этом равна нулю (мгновенное событие). Применяется в качестве модели для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.
Предельные виды: абсолютно упругий и абсолютно неупругий удар.
Абсолютно упругий - 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.
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 неупругом ударе выполняется только закон сохранения импульса.
Абсолютно неупругий удар
В соответствии с законом сохранения импульса
Вектор скорости
Величина скорости
Здесь знак (+) соответствует движению тел в одном направлении, а знак (-) – движению тел навстречу друг другу.
Количество механической энергии, перешедшей во внутреннюю энергию (в тепло) равно разности энергий до удара (W10 + W20) и после удара W:
здесь: m1, m2 – массы шаров; W10, W20- скорости и энергии шаров до удара; W - скорость и энергия обоих шаров после удара.
Абсолютно упругий удар
Используя закон сохранения импульса и закон сохранения энергии можно записать систему уравнений
Решение системы этих двух уравнений позволяет получить следующие формулы для скоростей шаров после удара
- скорости шаров после удара.
Экспериментальная установка
7
6
5
4
3
3
2
2
1
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 пробкой для 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 тележки пластинка, 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 в прямом и обратном направлении). По этому времени можно вычислить скорость любой тележки до и после столкновения.