Порядок выполнения моделирующей компьютерной работы «Изучение законов сохранения энергии, импульса и момента импульса»

Порядок выполнения моделирующей компьютерной работы

«Изучение законов сохранения энергии, импульса и момента импульса»

Цель работы: 1. Изучить законы сохранения энергии, импульса и момента импульса.

2. Исследовать влияние различных параметров системы, состоящей из двух шаров, на характер упругого и неупругого столкновения.

3. Построить необходимые графики, сделать выводы.

4. Подготовить отчет по проделанной работе.

Ход выполнения работы

1*. Включите компьютер.

2*. Запустите программу «Soudarenie».

3.  Введите в одну строку фамилии студентов, выполняющих работу, номер группы и номер бригады:

      Внимание: очень важно заполнить все данные правильно, т.к. после выполнения работы эти данные будут использованы при печати на принтере.

4.  Выполните задания согласно варианту, предложенному преподавателем:

(Задания и варианты представлены в приложении 1, 2)

5.  После выполнения работы к контрольному занятию подготовить отчет о проделанной работе.

Отчет содержит:

а) Титульный лист

б) Цель и задачи работы

в) Физическая и математическая модель эксперимента

г) Таблицы результатов, выводы под каждой таблицей по результатам моделирования

д) Общие выводы в конце работы

  6.   Распечатать смоделированные программой траектории движения шаров и результаты соударения. Для этого студенту необходимо:

      а) Выполнить в программе эксперимент по моделированию соударения шаров. Параметры соударения задать на свое усмотрение.

      б) После выполнения эксперимента занести сгенерированную программой данные в одну из 4-х свободных ячеек, расположенных на панели инструментов в верхней части окна программы. Для этого необходимо нажать левой кнопкой мыши по одной из свободных ячеек. Свободные ячейки подсвечиваются красным цветом:                              

      в) После нажатия мышкой по свободной ячейке она изменит свой цвет на зеленый:                                      

              г) После этого можете выполнить следующий эксперимент, но уже с другими параметрами. Всего должно быть выполнено 4 эксперимента, по окончании которых должны быть заполнены все 4 ячейки памяти, т.е. они все должны иметь зеленый цвет: 

             Содержимое ячеек можно перезаписывать новыми данными повторным нажатием на ней левой кнопкой мыши.

     д) После того как будут заполнены все 4 ячейки необходимо нажать на кнопку с изображением принтера . После этого на экране появиться диалог печати:

             * Согласуйте возможность печати на принтере с дежурным инженером в лаборатории, после чего нажмите на кнопку «ОК». После окончания печати заберите свой лист.

7.  К контрольному занятию подготовить ответы на следующие вопросы:

1)  Сформируйте и запишите закон сохранения механической энергии в замкнутой системе в отсутствии  диссипативных сил.

2)  Запишите закон сохранения энергии для упругого столкновения двух тел.

3)  Сформулируйте и запишите закон сохранения импульса в замкнутой системе.

4)  Запишите закон сохранения импульса для упругого столкновения двух тел.

5)  Что такое центр масс и как он определяется?

6)  Опишите центральное упругое столкновение двух тел одинаковой массы (m₁ = m₂). Как изменяется скорость (по величине и направлению) и кинетическая энергия первого тела? Куда направлена и чему равна скорость второго тела? Какую часть кинетической энергии  приобретает второе тело?

7)  От чего зависит угол разлета при нецентральном упругом ударе?

8)  Сформулируйте и запишите закон сохранения момента импульса в замкнутой системе.

9)  Запишите закон сохранения импульса для неупругого соударения двух тел.  Что определяет этот закон?

10)  Запишите закон сохранения момента импульса для неупругого соударения двух тел. Что определяет этот закон?

11)  Запишите закон превращения энергии для неупругого соударения.

12)  Какой вид имеют траектории движения тел после неупругого взаимодействия. Можно ли говорить о кинетической энергии каждого из тел после соударения?

* - Выполняет дежурный инженер в лаборатории

Приложение 1.               

Задание 1.

Исследование влияния радиусов шаров на характер центрального упругого и неупругого ударов.

1.1  С помощью клавиатуры и «мыши» установите параметры первого и второго шара до соударения, т.е. задайте массы шаров, их скорость и радиусы; прицельный параметр равен «0». (Рекомендуемые параметры даны в Вашем варианте)

1.2  Задайте тип соударения – «Упругий» («неупругий»).

1.3  Подведите курсор на меню «Начать» и запустите программу

1.4  Занесите полученные данные в заранее подготовленную таблицу согласно Вашего варианта.

1.5  Измените радиус первого шара (при этом остальные параметры не изменяются) и повторите пункты 1.3 – 1.4.

1.6  Занесите полученные данные в таблицу.

1.7  Измените еще несколько раз радиусы первого шара, при этом повторяя пункты 1.3 – 1.4.

1.8  Измените несколько раз радиус второго шара (при этом остальные параметры должны оставаться без изменения) и результаты занесите в таблицу. (Сделайте несколько экспериментов для произвольно выбранных Вами параметров).

1.9  Проанализируйте полученные данные, под таблицей  напишите выводы.

Задание 2

Промоделируйте и сделайте выводы, как влияют на результат эксперимента изменение массы первого и второго шара, для упругого и неупругого удара: