Определение коэффициента восстановления, времени соударения и силы удара взаимодействующих тел, страница 2

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка состоит из массивного основания  (1), на котором закреплена стойка (4) с кронштейном (6) и стержнем (5). К стержню на нитях подвешен стальной шар (12). Его можно отводить вдоль шкалы (9) на углы от 0⁰ до 50⁰ от вертикального положения и фиксировать за счёт притяжения электромагнита (8), укреплённого на штанге (7). На основании установки размещён куб (3) с закреплёнными на нём образцами различных материалов. Куб поворачивается вокруг оси и фиксируется так, чтобы его плоскость была перпендикулярна направлению удара. На горизонтальной поверхности основания расположены клеммы для подключения измерительного прибора, батареи, выключатель электромагнита и переключатель «заряд – работа».

ХОД РАБОТЫ

Задание I: Определение коэффициентов восстановления энергии и скорости.

1.  Подключить источник питания (6 В) к клеммам «батарея».

2.  Зафиксировать куб на оси так, чтобы с шаром взаимодействовал стальной образец (отвернув и завернув головку 10).

3.  Отвести штангу (7) с электромагнитом (8) и зафиксировать её в положении, при котором будет обеспечен угол отклонения α₀ шарика порядка 30⁰ – 40⁰ и при движении шарик не задевал прозрачной шкалы (9), для этого можно воспользоваться установочными винтами II. Включить питание электромагнита (ключ К), ввести шар в контакт с электромагнитом.

4.  Выключить электромагнит, отсчитать 5 – 10 ударов шара об образец и заметить угол α_n после n – ного отскока.

5.  Повторить операции, указанные в пунктах 3 и 4 ещё несколько (4 – 6) раз, меняя каждый раз значение начального угла α₀.

6.  Рассчитать среднее значение k_с и k_э по формулам (II) и (12). Данные внести в таблицу I.

Таблица 1

Задание II : Определение времени соударения и средней силы удара.

1.  С учётом полярности подключить к клеммам "6" "измерение" – вольтметр (или гальванометр).

2.  Включить электромагнит и ввести шар в соприкосновение с ним.

3.  Перевести переключатель К₂ в положение «а», а затем в «б», измерив тем самым максимальное напряжение на конденсаторе (V₀).

4.  Снова зарядить конденсатор (в положении «а»), но после этого поставить переключатель в нейтральное положение «Н».

5.  Теперь выключить электромагнит и осуществить одиночное соударение, не дав шару после отскока вновь удариться об образец, а отвести его назад к электромагниту, снова произвести соударение и так проделать несколько раз (число n в формуле (13)). Только после этого можно перевести переключатель в положение «б» и определить оставшееся напряжение на конденсаторе.

Наибольшая точность получится, если применить импульс цифровой вольтметр, например, типа Щ 1413, на котором должна быть нажата клавиша «10 В», а остальные находиться в отжатом состоянии. В этом случае после переключения в положении «б», запомнить число на табло вольтметра (дальше они будут меняться).

6.  Повторить пункты 2 – 4 для других отклонений (не менее 5 – 6 значений), например 30⁰; 25⁰; 15⁰; 10⁰.

7.  Вычислить τ и F для заданных углов.

8.  Построить график зависимости F от угла отклонения. Данные представить в таблицу 2.

Таблица 2

9.  Вычислить доверительные интервалы для значений k_э и τ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.  Что такое импульс силы и импульс тела?

2.  Сформулируйте закон сохранения импульса тела для замкнутой системы.

3.  Сформулируйте и запишите закон сохранения механической энергии для замкнутой системы.

4.  Как записываются оба эти закона для абсолютно упругого и абсолютно неупругого ударов?

5.  Дайте определение взаимодействия типа "удар".

6.  Как отличить внешне неупругое взаимодействие от упругого?

7.  Что такое коэффициент восстановления скорости и коэффициент восстановления энергии?

8.  Почему для определения коэффициентов восстановления берут серию ударов?

9.  На каком принципе основан метод определения времени соударения шаров в данной работе?

10.  На основании какого физического закона выводится формула определения силы удара?