КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Проверка закона сохранения импульса тел при упругом соударении
Ученики 10-1 класса Степанов Илья Новиков Артём
5 декабря 2013 г. Цель работы: Изучить законы сохранения импульса и энергии и применить их к описанию упругого центрального удара двух тел. Оборудование: Два стальных шара разной массы на длинных подвесах, линейка измерительная, весы с разновесами, лабораторный штатив. Цифрами на рисунке обозначены: 1,2 – шары разных масс m1 и m2; 3 – весы с разновесами; 4 – штатив; 5 – измерительная линейка. Краткая теория: Определение: Замкнутой системой тел называют механическую систему тел, на которую не действуют внешние силы. В любой замкнутой системе тел геометрическая сумма их импульсов остаётся неизменной. Наиболее простой случай взаимодействия тел, в котором можно экспериментально проверить закон сохранения импульса, - прямой удар упругих шаров. Если массы шаров равны m1 и m2,а их скорости до столкновения v1 и v2, то на основании закона сохранения импульса можно записать: m1v1 + m2v2 = m1u1+ m2u2 где u1 и u2 –скорости шаров после столкновения. Если один из шаров до столкновения покоился v2=0, то выражение закона сохранения импульса упростится: m1v1 = m1u1+ m2u2 При прямом ударе оба шара после удара движутся по одной прямой, поэтому от векторной формы записи закона сохранения импульса можно перейти к алгебраической. Описание установки: установка состоит из двух стальных шаров на длинных бифилярных подвесах (двух нитях) и измерительной линейки, расположенной под шарами. Центры масс соприкасающихся шаров лежат на одном уровне от точек подвеса.
Ход работы: Отведём шар большей массы в сторону и отпустим его. Произойдёт упругий удар шаров. Так как , то по закону сохранения импульса: , где Найдём скорости шаров до, и после столкновения. Для этого воспользуемся законом сохранения энергии.
Отсюда: Получим, что где - максимальное отклонение шара большей массы до и после удара, - максимальное отклонение шара меньшей массы после удара. При малых углах отклонения , можно заменить соответствующими величинами, отсчитанными по горизонтальной шкале.
Запишем полученные данные в таблицу 1:
Проверим выполнение закона сохранения импульса для нашей системы тел:
Вывод по работе: На практике было изучено и подтверждено то, что в замкнутой системе тел геометрическая сумма импульсов остаётся неизменной, то есть выполняется закон сохранения импульса, на примере упругого нейтрального соударения двух металлических шаров.
|