Реферат: Сборник лабораторных работ по механике
Упражнение 2. Сила сопротивления. Определите длину пути, пройденного маятником до остановки S = 2(А1 + 2А2 + 2А3 + 2А4 + …….2Аn ). Закон сохранения энергии дает в этом случае право записать соотношение
mgh = <F>S (1)
где m - масса маятника (указана на диске), h - высота его первоначального отклонения, < F > - средняя сила сопротивления. Найдите отсюда среднее значение силы сопротивления.
m = , g = , h = , S = , <F> = .
Задание 2. Законы сохранения импульса и энергии
Отклонив первый маятник на максимальный угол, отпустите его. К моменту прохождения точки равновесия он приобретает некоторую скорость - запас потенциальной энергии диска переходит в кинетическую энергию. Пренебрегая работой против сил сопротивления ввиду ее малости, из закона сохранения энергии mgh = mV 2 /2, можно вывести
V =√2 gh (2)
Рядом с первым подвесьте второй маятник точно таких же размеров и так, чтобы они в положении равновесия касались друг друга. Если теперь один из них отвести в сторону и отпустить, то в точке равновесия он будут обмениваться импульсами и энергиями.
При столкновении тел в механике различают два крайних, идеализированных случая - упругий и неупругий удар. Абсолютно упругим считается такой удар, после которого тела движутся раздельно, а их суммарная механическая энергия не уменьшается. При неупругом ударе часть механической энергии тел переходит во внутреннюю и тела движутся совместно. Рассмотрим эти два случая раздельно.
Упражнение 1. Упругий удар двух тел.
1.1. Измерьте начальную высоту отклонения первого диска h 1 и рассчитайте скорость, с которой он проходит положение равновесия.
Отклонив первый маятник на h 1 , отпустите его и отметьте 2 -3 первых амплитудных отклонения вначале первого (А), а затем второго (В) диска. Результаты внесите в таблицу 2. Сравните значения А и В и объясните их.
Таблица 2. Результаты упругих столкновений двух дисков.
|
А1 , мм |
В1 , мм |
А2 , мм |
В2 , мм |
А3 , мм |
В3 , мм |
А4 , мм |
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
1.2. Утяжелите один из дисков, закрепив в его впадине с помощью пластилина 2-3 стальных шарика. Проведите наблюдения за их взаимодействием в двух случаях: а) начальное движение имеет массивный диск; б) начальное движение задает легкий диск.
Опишите результаты наблюдений в свободной форме.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Упражнение 3. Неупругое столкновение тел.
3.1. После неупругого столкновения тела движутся как единое целое. Для того, чтобы осуществить такое взаимодействие, на диски в точках их соприкосновения нанесите по маленькой капле клея или пластилина, или оберните их скотчем клеящим слоем наружу.
В соответствии с законном сохранения импульса, для такого взаимодействия двух дисков имеем:
mV – (m+m)U=0 , (3)
откуда скорость системы
U = V /2 (4)
Система из двух дисков после столкновения имеет кинетическую энергию Т=2 mU 2 /2 , что после подстановки и алгебраических преобразований приводит к выражению:
Т= mV 2 /4 (5)
При дальнейшем движении системы ее кинетическая энергия переходит в потенциальную и ее центр тяжести может подняться высоту Н, определяемую соотношением: 2 mgH = mV 2 /4 , откуда получаем H = V 2 /8 g . А с учетом формулы (1) V =√2 gh получаем окончательно
H = h /4 (6)
Проведите эксперимент с двумя дисками и сравните результаты с теоретическими предсказаниями. Объясните причины несовпадения этих результатов.
Таблица 4. Результаты наблюдений неупругого удара двух дисков
| h , мм |
К-во Просмотров: 514
Бесплатно скачать Реферат: Сборник лабораторных работ по механике
|