Лабораторная работа: Законы сохранения механики
D W = ( m 1 + m 2 ) v 2 2 /2 – m 1 v 1 2 /2.
Подставив из (3) значение скорости v2 и из (1) скорость v1 , имеем:
D W = m1 2 gH/(m1 +m2 )-m1 gH = m1 gH[m1 /(m1 +m2 )-1] = m1 m2 gH/(m1 +m2 ).
Удобнее не определять абсолютную величину потерь механической энергии, а рассчитывать долю механической энергии, затраченную на деформацию тел при неупругом соударении:
DW/WK2 = m1 gHm2 / m1 gH(m1 + m2 )= m2 /(m1 + m2 ). (10)
Анализ этого выражения позволяет сделать вывод: при забивке сваи масса груза m 1 должна быть значительно больше массы сваи m 2 . Только в этом случае большая доля первоначальной энергии пойдет на забивку сваи.
Подготовка изделия к работе
1. Установить и закрепить на основании направляющую с защелкой и грузом.
2. Закрепить рычаг в основании.
3. Установить на рычаг гирю.
4. Собранную установку поместить на горизонтальную поверхность.
Порядок выполнения работы
1. Установить гирю 5 (см. рис. 1) на некотором расстоянии от оси вращения рычага 4.
2. Поднять сваю до предела и подобрать наибольшую высоту Н – такую, чтобы после удара свая не касалась втулки 3.
3. Подобрав нужную высоту, записать положение указателя сваи до удара S 1 (рис. 1).
4. Поднять груз на выбранную высоту и закрепить его там. Записать положение указателя груза H 1 .
5. Нажать кнопку 8 защелки. Записать положение указателя сваи после удара S 2 .
6. Повторить опыт при тех же значениях H 1 и S 1 пять раз.
7. Следующую серию измерений проделать при том же начальном положении сваи и гири, но изменить высоту падения груза H 1 при условии выполнения пункта 2. Повторить опыт пять раз. Результаты записать в табл.
8. Переставить гирю 5 на большее расстояние от оси вращения рычага. Провести третью серию измерений при тех же значениях H 1 и S 1 , что и в пункте 7. Опыт повторить 5 раз.
Результаты измерений: S 1 =…..., D S 1 =.…..
| Серия | № опыта | H1 | S1 | H=H1 -S1 | S2 | S2 cp | S=S1 -S2 | f |
| 1 | 1 . . 5 | |||||||
| 2 | 1 . . 5 | |||||||
| 3 | 1 . . 5 |
Для данной серии (по указанию преподавателя) записать погрешность
D Н=( D Н1 2 + D S 1 2 )1/2 , D S =( D S 1 2 + D S 2 2 )1/2 .
Обработка результатов опытов
1. По формуле (9) рассчитать среднюю силу сопротивления для каждой серии опытов.
2. Для указанной серии измерений определить погрешность силы. Пренебрегая погрешностью ускорения свободного падения и учитывая, что m 1 = m 2 , получим:
( D f)2 =2g2 m2 +[m1 2 gH/S(m1 +m2 )]2
´ [4( D m/m1 )2 +2m2 /(m1 +m2 )2 +( D H/H)2 +( D S/S)2 ]1/2 .
В полученной формуле можно пренебречь первым слагаемым по сравнению со вторым. Окончательная формула для расчета погрешности имеет вид: