Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева»Кафедра физики Отчетпо лабораторной работе № «ИССЛЕДОВАНИЕ СОУДАРЕНИЯ ШАРИКА СО СТЕНКОЙ»Выполнил ст. группы________________________________(Ф.И.О.)Преподаватель________________________________(Ф.И.О.)

	Дата	Роспись
Допуск
Отчет

Цель работы: определение коэффициента восстановления, продолжительности удара и средней силы взаимодействия шарика со стенкойПриборы и принадлежности: на экране изображена экспериментальная установка. В ней имеется металлическая стенка, об которую может ударяться металлический шарик, подвешенный на тонкой металлической нитиСхема установки

Рис.1. Основное окно программы и схема экспериментальной установки

Основные расчетные формулыКоэффициент восстановления. V – скорость шарика до удара; V1 – скорость шарика после удара. Упругие свойства системы удобно характеризовать коэффициентом восстановления (2.2)Очевидно,

---

, где значения V1 и V соответствуют неупругому и абсолютно упругому удару. Фактически .

Скорость шарика в работе определяется косвенным образом. Шарик подвешен на длинной нити так, что в положении равновесия соприкасается с плитой.

При отклонении нити на угол α центр тяжести шарика поднимается на высоту (2.3)Из закона сохранения механической энергии следует: (2.4)где V – скорость шарика в нижней точке. Из (2.4) и (2.3) получаемили (2.5)Зная начальный угол отклонения шарика α, можно из (2.5) найти его скорость V в начале соударения. А скорость шарика V1 в конце соударения: (2.6)где α1 – максимальный угол отклонения после удара. Тогда из (2.5) и (2.6) получаем соотношение для расчета коэффициента восстановления (2.7)Время соударения. Для определения продолжительности удара в работе используется косвенный метод. Известно, что если заряженный конденсатор емкостью С замкнуть на сопротивление R, то напряжение на нем уменьшается по экспоненциальному закону: (2.8)где t – время, - начальное напряжение.В лабораторной установке замыкание цепи, через которую разряжается конденсатор, происходит при контакте шарика с плитой. В результате напряжение на конденсаторе после удара оказывается меньше, чем до удара. Измерив и можно из (2.8) найти длительность удара (2.9)Электрическая схема

---

, используемая в работе.



При замыкании ключа К1 конденсатор С заряжается от батареи Е. Напряжение на конденсаторе измеряется вольтметром V при замыкании ключа К3. Ключ К2 служит для временного замыкания цепи разряда конденсатора. Шарик, подвешенный на металлической нити, при контакте с плитой выполняет роль ключа, замыкающего цепь в течение удара.

Зная длительность удара t, можно из второго закона Ньютона найти среднюю силу F взаимодействия шарика со стенкой.

(2.10)

Учитывая, что , получаем

(2.11)

Определение коэффициента восстановления E

Отклонили шарик на угол α=15°. Затем, освободив шарик, зарегистрировали угол α1 максимального отклонения. Занесли значения углов в таблицу 1. Измерения провели 5 раза.

Провели опыт для углов α =10° и α =5° для каждого угла сделали 5 измерений(таблица 1).

Таблица 1. Значения углов.

№	α1(α=15o)	α2(α=10o)	α3(α=5o)
1	7,0	5,0	3,0
2	7,0	5,0	3,0
3	6,0	5,5	3,5
4	8,0	5,0	3,0
5	7,0	5,0	3,5
Средние	7,0	5,1	3,2

Рассчитали для каждого из углов коэффициент восстановления E:

---

Определение продолжительности удара tОтклонили шарик на угол α =15°. Нажав на ключ K1, зарядили конденсатор от источника напряжения. Затем подключили к конденсатору вольтметр, нажав на ключ K3. Измерили начальное напряжение U0 на конденсаторе и отключили вольтметр, выключив K3(см. таблицу 2).Подсоединили конденсатор к шарику через проводящую нить, включив ключ K2. После чего освободили шарик. Во время удара шарика о стенку происходит постепенный разряд конденсатора. Скорость разряда задаётся значением ёмкости C= и величиной балластного резистора R= (220±0,1) Ом. Сразу после удара ключ K2 автоматически выключится. После этого измерили остаточное напряжение U на конденсаторе и занесли его в таблицу 2. Провели опыт 5 раз для углов 10 и 5. Таблица 2.

№	Uo, B	U(α=15o)	U(α=10o)	U(α=5o)
1	8	6,8	6,6	6,4
2	8	6,7	6,6	6,4
3	8	6,8	6,6	6,4
4	8	6,7	6,5	6,4
5	8	6,8	6,5	6,4
Средние	8	6,76	6,56	6,4

Рассчитаем значения t:

---

Найдем скорости шарика в нижней точке g=9,8м/с2 l=(0,700±0,005)мНайдем среднюю силу взаимодействия шарика со стенкой:m=(0,02300±0,00002)кгРасчет погрешностей E, F, V, tДля α=10.(1) (2) , где (3) где

---

Смотрите также файлы

• Практическая работа Анализ гмз государственного бюджетного учреждения здравоохранения Городская поликлиника 1 города Новороссийска.docx

• Законом 26. 994, вступил в силу 1 августа 2015 года (всего 2 671 статей).pdf

• Задача 1 Исходные данные.doc

• Задача обучения на сегодняшний день состоит в том, чтобы студенты не только слушали и усваивали знания, которые им преподносит преподаватель, но и добывали эти знания самостоятельно в ходе исследовательского поиска..docx

• Ценностносмысловая позиция учителя.docx