Файл: Изучение упругого и неупругого столкновения тел.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Отчет по практике

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.11.2023

Просмотров: 562

Скачиваний: 38

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра общей и технической физики

Отчет о лабораторной работе по физике №2
«Изучение упругого и неупругого столкновения тел»

Выполнил: студент группы

(подпись) (Ф.И.О.)

Дата:

Проверил: доцент кафедры ОТФ

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2023

  1. Цель работы

Исследовать упругое и неупругое столкновение двух тел, изучить законы сохранения импульса и энергии, выполнить сравнительную оценку экспериментальных и теоретических данных.

  1. Краткое теоретическое содержание

    1. Исследуемое явление

Упругое и неупругое столкновение двух тел

    1. Основные определения и понятия

Механическая система – совокупность материальных точек (тел), рассматриваемых, как единое целое.

Замкнутая механическая система – механическая система, на которую не действуют внешние силы.

Удар (соударение) – столкновение двух или более тел, при котором взаимодействие длится очень короткое время.

Абсолютно упругий удар – столкновение двух тел, в результате которого в обоих взаимодействующих телах не остается никаких деформаций и вся кинетическая энергия, которой обладали тела до удара, после удара снова превращается в кинетическую энергию.

Абсолютно неупругий удар
– столкновение двух тел, в результате которого тела объединяются, двигаясь дальше как единое целое.

Импульс тела – векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость.

    1. Основные физические законы и соотношения.

Закон сохранения импульса
Импульс замкнутой механической системы тел не меняется с течением времени



Уравнение для абсолютно упругого удара:



Уравнение для абсолютно неупругого удара:



Закон сохранения механической энергии
В системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия не изменяется с течением времени

Уравнение для абсолютно упругого удара:



Уравнение для абсолютно неупругого удара



Q – количество механической энергии, перешедшей во внутреннюю энергию при неупругом соударении (Дж)

    1. Физические величины и единицы измерений

l – длина пластины лабораторной тележки, м (дано: l = 0,1 м)

t10, t1, t2 – время движения тележек: первой, до столкновения, первой, после столкновения, второй, после столкновения, с

скорости движения тележек: первой, до столкновения, первой, после столкновения, второй, после столкновения, м/с


m1, m2 – массы первой и второй тележек, кг

импульсы тележек: первой, до столкновения, первой, после столкновения, второй, после столкновения, кг·м/с

кинетическая энергия движения тележек: первой, до столкновения, первой, после столкновения, второй, после столкновения, Дж

– экспериментальное и теоретическое значения количества кинетической энергии, перешедшей во внутреннюю при неупругом столкновении тележек, Дж

  1. С хема установки







Рис. 1. Схема экспериментальной установки

Условные обозначения:

  1. Пусковое устройство

  2. Тележка

  3. Световой барьер

  4. Рельс

  5. Таймер

  1. Расчётные формулы

В ходе расчетов к лабораторной работе применяются следующие формулы:

Скорость движения тележки, м/с:
(1)

Импульс тележки, кг·м/с:
(2)







Кинетическая энергия тележки, Дж:
(3)

Кинетическая энергия, переходящая в тепло при неупругом ударе, Дж:
(4)



  1. Формулы расчета погрешностей косвенных измерений

В ходе выполнения лабораторной работы выполняются прямые измерения. Таким способом измеряется время движения (
t, с) и масса тележки (m, кг). Также нужно учитывать погрешность измерений длины пластины (l, м)

Погрешности прямых измерений:

  • Δ = 1 · 10-3 с

  • Δ = 1 · 10-3 кг

  • Δ = 0,5 · 10-3 м

Погрешность косвенного измерения скорости, м/с:
(5)

Погрешность косвенного измерения импульса тележки, кг·м/с:
(6)

Погрешность косвенного измерения кинетической энергии тележки, Дж:
(7)

Погрешность косвенного измерений кинетической энергии, перешедшей в тепло при неупругом ударе, Дж:
(8)



  1. Результаты измерений и вычислений

Опыт №1. Часть 1. Исследование упругого столкновения при .

Результаты измерений времени движения и вычисления скорости тележки №1 до и после столкновения представлены в таблице 1.

Таблица 1

Физ. величина
t10

V10
t1
V1

Ед. изм./№оп.
с
м/с
с
м/с

1
0,194
0,515
0,230
0,435

2
0,198
0,505
0,236
0,424

3
0,209
0,478
0,247
0,405

4
0,185
0,541
0,219
0,457

5
0,190
0,526
0,225
0,444

Согласно закону сохранению импульса при

Из опыта следует, что скорость первой тележки практически не изменяется при упругом столкновении с тележкой во много раз большей массой. Тем не менее, происходит небольшая потеря скорости. Это происходит из-за того, что столкновение тележек не является абсолютно упругим (имеет место потеря кинетической энергии).

Опыт №1. Часть 2. Исследование упругого столкновения при различных массах тележки.

Таблица 2

Физ. величина
m1
m2
t10
t1
t2
V10
V1
V2

Ед. изм./№оп
кг
кг
с
с
с
м/с
м/с
м/с

1
0,400
0,400
0,174
0,205



0,575
0,488



2
0,400
0,400
0,180
0,215



0,556
0,465



3
0,400
0,400
0,177
0,207



0,565
0,483



4
0,400
0,400
0,175
0,208
 
0,571
0,481
 

5
0,400
0,400
0,170
0,199
 
0,588
0,503
 

6
0,400
0,650
0,166
0,283
 
0,602
0,353
 

7
0,400
0,650
0,163
0,266
 
0,613
0,376
 

8
0,400
0,650
0,171
0,288
 
0,585
0,347
 

9
0,400
0,650
0,164
0,262
 
0,610
0,382
 

10
0,400
0,650
0,156
0,274
 
0,641
0,365
 

11
0,400
1,000
0,151
0,574
0,410
0,662
0,174
0,244

12
0,400
1,000
0,156
0,561
0,406
0,641
0,178
0,246

13
0,400
1,000
0,011
0,561
0,380
9,091
0,178
0,263

14
0,400
1,000
0,153
0,558
0,384
0,654
0,179
0,260

15
0,400
1,000
0,157
0,585
0,408
0,637
0,171
0,245

16
0,400
1,050
0,162
0,577
0,525
0,617
0,173
0,190

17
0,400
1,050
0,154
0,624
0,477
0,649
0,160
0,210

18
0,400
1,050
0,160
0,622
0,544
0,625
0,161
0,184

19
0,400
1,050
0,160
0,751
0,546
0,625
0,133
0,183

20
0,400
1,050
0,161
0,621
0,555
0,621
0,161
0,180

21
0,400
1,100
0,152
0,500
0,526
0,658
0,200
0,190

22
0,400
1,100
0,152
0,501
0,530
0,658
0,200
0,189

23
0,400
1,100
0,153
0,545
0,530
0,654
0,183
0,189

24
0,400
1,100
0,154
0,584
0,552
0,649
0,171
0,181

25
0,400
1,100
0,156
0,588
0,577
0,641
0,170
0,173

26
0,400
1,150
0,153
0,509
0,412
0,654
0,196
0,243

27
0,400
1,150
0,151
0,511
0,399
0,662
0,196
0,251

28
0,400
1,150
0,155
0,541
0,455
0,645
0,185
0,220

29
0,400
1,150
0,152
0,513
0,419
0,658
0,195
0,239

30
0,400
1,150
0,150
0,522
0,410
0,667
0,192
0,244

Смотрите также файлы