Практическое занятие №3.Изучение закона сохранения импульса и реактивного движения.
Текст практической работы№3.
Цель работы: экспериментально подтвердить справедливость закона сохранения импульса для двух шаров разной массы при их центральном столкновении.
Оборудование: весы учебные; желоб дугообразный, желоб прямой, стальной шарик, пластиковый шарик, стержень штатива с муфтой, укладочный пенал, листы белой и копировальной бумаги.
Указания к работе.
В данной работе исследуют изменение импульсов двух шаров, которое происходит в результате их центрального столкновения. Для упрощения измерений процесс их соударения рассматривают в системе отсчета, относительно которой один из шаров до удара покоился. Массы шаров подобраны так, что после удара они будут двигаться в туже сторону, куда двигался один из них, двигался до удара о другой. В этих условиях закон сохранения импульса для двух шаров можно записать в алгебраической форме:
p1+0 = p11+p12 (1) или m1υ1=m1 υ11+m υ21 (2).
Для приведения шаров в движение используют дугообразный желоб.
Н астройка установки для проведения опыта проводится в следующей последовательности:
Дугообразный желоб закрепляют в муфте штатива.
Муфту перемещают вниз по стержню штатива до тех пор, пока нижний край желоба с отогнутым концом не коснется стола.
Крепление желоба в муфте ослабевают и корректируют его положение так, чтобы край его отогнутой части расположился вдоль поверхности стола.
В этом положении желоб снова жестко закрепляют в муфте. Затем муфту с желобом перемещают по стержню штатива вверх на высоту 10-12 см..
Столкновение шаров происходит после того, как один из них помещают на край горизонтального участка желоба, а второй пускают по желобу с некоторой высоты. После столкновения шары, описав параболические траектории, падают на поверхность стола. Так как сразу после соударения скорости шаров направлены горизонтально, определить их можно, измерив высоту Н горизонтальной части желоба и расстояние L, которое пролетел каждый шар над столом. Уравнения движения каждого шара относительно горизонтальной и вертикальной оси выглядят соответственно так:
L = υt (3) и H=gt2/2 (4)
Из (3) следует, что
υ =L/t (5).
Если из (4) выразить время полета и подставить его в (5), то
(6)
Этой формулой и пользуются для определения скорости шаров. Массы шаров измеряют взвешиванием на весах. Данные измерений и вычислений сводят в таблицу.
№
|
m1,
|
m2,
|
H,
|
L1,
|
υ1,
|
p1,
|
L11
|
L21
|
υ11
|
υ21
|
p11
|
p21
|
опыта
|
кг
|
кг
|
м
|
м
|
м/с
|
кгм/с
|
м
|
м
|
м/с
|
м/с
|
кгм/с
|
кгм/с
|
Измерения высоты и дальности проводят с помощью внешней шкалы прямого желоба.
Для определения точки падения шара место его предполагаемого падения на стол накрывают листом белой бумаги, покрытым копиркой копировальным слоем вниз.
Для определения импульса шара, которым он обладает перед ударом, его пускают с желоба в отсутствии второго. Место пуска помечают меткой. Измерив высоту горизонтального участка желоба Н и дальность полета первого шара L1 вычисляют скорость шара на горизонтальном участке желоба, а затем и его импульс р1. Затем второй шар устанавливают на краю горизонтальной части желоба и повторяют пуск первого шара от нанесенной метки. Еще раз измеряют дальность полета первого шара L11 и второго - L21.
Определив на основании этих данных импульсы первого p11 и второго шара p21 после удара проверяют справедливость равенства (1). Сделать вывод.
Достарыңызбен бөлісу: |