Експериментальні подробиці
Електромагніт вимикається натисканням кнопки "Пуск". В проміжках між експериментами електромагніт бажано вимикати!
Час зіткнення куль фіксується електронним секундоміром, якого підключено до електричного кола, утвореного кулями та нитками підвісу. При зіткненні куль коло замикається і секундомір спрацьовує.
Завдання
Візьміть дві сталеві кулі з однаковими номерами. Зважте їх і обережно закріпіть на підвісах. Впевніться в тому, що при зіткненні удар буде центральним1.
Відхиліть кулю 2 (рис. 1.3.) на деякий кут і відпустіть. Виміряйте кут відхилення кулі 1 після першого зіткнення. Вимірювання слід повторити не менше 10 разів.
Повторіть вимірювання за п.2 для різних початкових кутів відхилення кулі (рекомендуємо 5°, 10°, 15°).
Повторіть досліди п. 2, 3 для іншої пари однакових куль (всього необхідно дослідити три пари куль).
Візьміть пару куль з різними номерами. Зважте їх. Повторіть дослід п.2 та п.3. Як ви вважаєте, чому кулі мають як різні, так і однакові номери?
Підберіть ще дві пари куль з різними номерами і повторіть з ними дослід п.5. Таким чином ви повинні отримати дані для 6 пар куль по три кути для кожної пари (всього 18 вимірів кута відхилення).
Поміркуйте, які похибки вносять прилади? Чи можна їх оцінити, як це зробити? Які вони: випадкові чи систематичні?
Обробка результатів екперименту
1 Для пар куль з однаковими номерами.
1.1 Розрахуйте за формулою (14) швидкість куль перед та після зіткнення.
1.2 За формулою (18) знайдіть значення у кожному випадку.
1.3 Визначте похибку експерименту. Чи залежить величина похибки від початкового кута відхилення кулі? Чи залежить значення від маси куль в межах похибки експерименту?
2 Для пар куль з різними номерами.
2.1 Повторіть розрахунки п.1.1. Визначте похибку.
2.2 Користуючись отриманими значеннями , розрахуйте співвідношення для мас куль за формулою (19). Визначте похибку.
2.3 Порівняйте отримані значення співвідношень для мас куль за результатами безпосередніх вимірів. Чи співпадають ці величини в межах похибки експерименту?
Контрольні запитання:
Поясніть, як будуть рухатись кулі за нецентрального зіткнення.
Припустимо, маса однієї з куль значно більша за масу другої кулі. Визначте швидкості куль після абсолютно пружнього зіткнення, якщо на початку експерименту у стані спокою перебувала а) легша куля; б) важча куля. Визначте частку переданого імпульсу та енергії порівняно з початковими значеннями в обох випадках.
Наскільки точно виконуються закони збереження імпульсу та механічної енергії в проведених експериментах? Що призводить до відхилень від законів збереження?
Як на вашу думку, чи залежать похибки проведених експериментів від розмірів куль? Які труднощі виникнуть, якщо збільшити розміри куль? А якщо зменшити?
1 Центральним ударом називають зіткнення двох тіл при якому їх відносна швидкість лежить на прямій, що зєднує центри мас тіл в момент зіткнення.