Файл: Лабораторная работа 1к определение скорости пули при помощи баллистического маятника содержание Введение.docx

_{МЕХАНИКА}

Лабораторная работа № 1-к

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПУЛИ ПРИ ПОМОЩИ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

Содержание:

1. 
   Введение.IDH_ENTER
   
2. 
   Теоретическая часть.^IDH_TEORIYA
   
3. 
   Метод измерений.IDH_METIZM
   
4. 
   Порядок выполнения работы.IDH_PVR
   
5. 
   Контрольные вопросы и список литературы.IDH_KVISL
   

http://physics-ssga.ru/study/lab/physmay-program.zip  (физ маятник)

Цель работы №1 - к

Определить скорость пули и работу деформации (количество тепла, выделяющегося при неупругом ударе), используя законы сохранения импульса и механической энергии.

Оборудование и программное обеспечение

1. 
   Персональный компьютер с операционной системой Windows-98,2000,XP .
   
2. 
   Программа balmay.EXE.
   

Подготовка к работе

По настоящему описанию или имеющемуся учебнику изучить следующие вопросы.

1. 
   Законы Ньютона.
   
2. 
   Закон сохранения импульса системы.
   
3. 
   Консервативные и неконсервативные силы.
   
4. 
   Закон сохранения механической энергии.
   

Ответить на вопросы для самоподготовки.

Вопросы для самоподготовки

1. 
   Сформулируйте законы классической динамики.
   
2. 
   Дайте определение импульса тела, импульса системы тел.
   
3. 
   Запишите основной закон динамики поступательного движения.
   
4. 
   Какие силы называются внешними и внутренними?
   
5. 
   Какая система называется замкнутой?
   
6. 
   Какие силы называются консервативными, какие - неконсервативными? На основании, каких законов выводится закон сохранения импульса?
   
7. 
   Дайте понятия потенциальной энергии, кинетической энергии и полной механической энергии.
   
8. 
   При каких условиях сохраняется полная механическая энергия системы?
   

^#ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

---

1. Законы Ньютона

В основе классической динамики лежат три закона Ньютона.

Законы Ньютона являются результатом осмысливания и обобщения опытных фактов. Они справедливы только для инерциальных систем отсчета.

Инерциальная система отсчета - это система отсчета, в которой тела, не подверженные воздействию других тел, движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.

I закон Ньютона

Всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состояние.

II закон Ньютона

Второй закон Ньютона называют основным законом динамики поступательного движения. Он формулируется так: скорость изменения импульса тела равна действующей на тело результирующей силе:



(1)

Сила - векторная сумма всех сил, действующих на данное тело со стороны других тел.

- импульс тела.

Импульс тела - это вектор, равный произведению массы тела на его скорость .

В частном случае, при , второй закон может быть записан в следующем виде:

,

где - ускорение тела.

III закон Ньютона

Силы, с которыми взаимодействуют два тела, равны по модулю и противоположны по направлению. Подчеркнем, что эти силы приложены к разным телам (см.рис.1).



Рис.1

2. Закон сохранения импульса

Используя второй и третий законы Ньютона, можно получить закон сохранения импульса.

Рассмотрим систему из n тел. К каждому из тел можно применить второй закон Ньютона (уравнение (1)). В правой части этого уравнения стоит результирующая сила, действующая на тело. Среди сил различают внутренние и внешние силы.

---

Внутренними силами называются силы, действующие на тело системы со стороны других тел этой системы.

Внешними называются силы, действующие на тело системы со стороны других тел, не входящих в систему.

Если уравнение (1) записать для каждого тела, входящего в рассматриваемую систему из n тел, то получим систему из n уравнений. Если сложить левые и правые части этих уравнений, то получим уравнение, которое представляет собой в левой части сумму производных импульсов тел по времени, а в правой части – сумму всех сил, действующих на тела системы. По третьему закону Ньютона, сумма внутренних сил равна нулю. Если система замкнута (внешние силы отсутствуют) или сумма внешних сил равна нулю, то:

и .

Введем понятие импульса системы как сумму импульсов тел, входящих в эту систему:

.

Тогда производная по времени от импульса системы равна нулю, т.е.

.

Отсюда следует, что .

Закон сохранения импульса формулируется так: если сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю, то импульс системы сохраняется. Сумма внешних сил равна нулю в двух случаях: а) система замкнутая (в этом случае внешние сипы отсутствуют); б) внешние силы есть, но в сумме они дают нуль.

Закон сохранения импульса - векторный закон, он равносилен трем скалярным. Иными словами, если , то это значит, что ,

---

, .

Если, например, , , но , то будут сохраняться и компоненты полного импульса системы, а - компонента сохраняться не будет. Этот случай реализуется в данной лабораторной работе, где вертикальная компонента импульса рассматриваемой системы не сохраняется.

3. Консервативные и неконсервативные силы

В механике рассматриваются консервативные и неконсервативные силы. Консервативными называются силы, работа которых не зависит от траектории, а определяется только начальным и конечным положением материальной точки. Силы, не обладающие только что названными свойствами, называются неконсервативными.

Например, сила тяжести и упругая силы - это консервативные силы, а сила трения - неконсервативная сила.

В процессах, происходящих в настоящей лабораторной работе, участвуют консервативные и неконсервативные силы: при этом в случае незамкнутой системы в потенциальной энергии должна быть учтена потенциальная энергия системы во внешнем поле консервативных сил. Такая ситуация реализуется в данной лабораторной работе.

Если на тела системы действуют консервативные силы, то убыль полной энергии системы равна работе неконсервативных сил. При этом механическая энергия переходит в тепловую.

4. Энергия. Закон сохранения энергии

В механике рассматривают энергию двух видов: кинетическую и потенциальную.

---

Кинетической энергией называется энергия движущегося тела. Она вычисляется по следующей формуле:

.

Потенциальная энергия - это энергия, обусловленная взаимным расположением тел или их частей.

В качестве примера приведем выражение для потенциальной энергии тела, поднятого в однородном поле силы тяжести на высоту h, .

Полная энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий:





Полная механическая энергия системы тел сохраняется, если силы, действующие на тела системы, консервативны. Это утверждение и представляет собой закон сохранения полной механической энергии.

---