Изучение закона соударения шаров. Определение времени упругого удара и средней силы соударения шаров, страница 3

где t - время в течении которого на тело действовала сила F, изменившая импульс тела на величину DR.

Применительно к удару в уравнении (14) F – средняя сила удара,

t - время удара, т.е. время соприкосновения ударяющихся тел, DR=DmV, где m – масса одного из соударяющихся тел (второе тело неподвижно), DV – изменение скорости этого тела, возникающее в результате удара. Если бьющий шар после удара остается в покое, то DV=V, где V – скорость шара в момент удара которая, согласно (10) равна

(15)

Подставив (15) в (14) получаем окончательное выражение для средней силы упругого удара

(16)

ВЫПОЛНЕНИЕ УПРАЖНЕНИЯ.

1. Поместить на нити подвеса шары одинаковой массы и отрегулировать их положение.

2. Измерить время t соударения шаров не менее 10 раз. Результаты занести в таблицу 2 и обработать.

3. Определив длину подвеса, массу одного шара и значение угла по формуле (16), рассчитать среднюю силу удара.

Упражнение 3: проверка закона сохранения импульса и определение энергии остаточной деформации при неупругом ударе.

Законы сохранения импульса и энергии при неупругом ударе имеют вид

(17)

(18)

где - масса бьющего пластилинового шара,

- его скорость в момент удара,

- масса ударяемого шара,

- максимальная высота подъема двух шаров после удара,

- энергия остаточной деформации.

Учитывая, что

и принимая во внимание выражение (10), вместо (17) и (16) запишем рабочие формулы

(19)

(20)

где b - угол отклонения шаров после удара.

Упражнение выполняется для одного удара на пластилиновых шарах. Порядок выполнения такой же, как и в упражнении 1. Опыт проделать не менее 5 раз.

Упражнение №1

Проверка закона сохранения импульса и определение коэффициента восстановления упругого удара.

=15⁰

Таблица №1

№	(⁰)	(⁰)
1	0,25	8,5
2	0,1	9
3	0,25	8
4	0,25	8
5	0,2	8,25
6	0,3	8,5
7	0,2	9
8	0,25	8,5
9	0,15	9
10	0,15	8,5
(⁰)	0,280,174	8,70,653
(%)	62,255	7,507

;;

- высота начального положения ударяющего (правого) шара (рис.2);

- высота, на которую поднимается ударяющий (правый) шар после соударения;

- высота, на которую поднимается ударяемый (левый) шар после соударения.

- скорость правого шара в момент удара;

и - скорости шаров после удара.

1| 0,106*0.938= –0.106*0,1395+ 0.172*0.935

0.099=0.14

2|К_с=|-0,1395+0.935|/|-0.938|=0.848

3|К_э=(0,106*0,01946025+0,172*0,874225)/(0,106*0,879844)=1,634

Вывод:

проверил закон сохранения импульса и определил коэффициент восстановления упругого удара

Упражнение 2:определение времени упругого удара и средней силы соударения шаров.

Таблица №2

№	t (мкс)
1	69
2	77
3	75
4	79
5	78
6	72
7	75
8	74
9	78
10	76
t_ср	75

l = 47 см = 0.47 см

1)=(2*(9,81*0,47)^1/2*0.938)/75=0.053 Н.

Вывод:

определил время упругого удара и среднюю силу соударения шаров.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Внутренние и внешние силы.

2. Импульс. Закон сохранения импульса (доказать).

3. Типы удара твердых тел.

4. Количественные характеристики удара твердых тел.

5. Как изменяются кинетическая энергия шаров и их относительная скорость при различных видах удара: абсолютно упругом, неупругом и абсолютно неупругом (доказать).

6. Вывести рабочие формулы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. т.1, §§10-12, 18, 26, 28, М., 1979.

2. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности, М., 1976.

3. Петровский И.И. Механика, Минск, 1973, гл.VI, §§10-12.

4. Савельев И.В. Курс общей физика, т.1, §§22, 23, 30.

1 2 3

Скачать файл