Лабораторное задание

Два упругих шара одинаковой массы подвешены на двойных нитях (бифилярный подвес) к горизонтальным стержням, закрепленных в стене (рис. 1). Такой способ подвеса применяется для того, чтобы движение шариков проходил в одной плоскости. На стене закреплена угломерная шкала, большое деление которой равно 1º.

Рис. 1.

Метод измерения заключается в том, что по длине подвеса шарика l и углу отклонения нити подвеса от вертикали можно определить ее скорость υ до удара, и после удара u.

Если шарик отвести в сторону на угол , ее центр тяжести поднимется на высоту h, а сам шарик получит дополнительную потенциальную энергию . При возвращении шарики в положение равновесия до момента удара эта энергия перейдет в кинетическую .

По закону сохранения энергии

(10)

откуда

(11)

С рисунка 1 видно, что

(12)

Откуда следует, что

(13)

При малых углах отклонения

і

Поэтому

(14)

и, таким образом,

(15)

при подсчете по этой формуле угол следует выражать в радианах (1º=0,017 рад).

Аналогично по углу отклонения шарика после удара и длине подвеса определяется скорость шара после удара. Для определения длины подвеса рулеткой измеряется расстояние от точки подвеса до поверхности шара, штангенциркулем диаметр шара, и складываются расстояния от точки подвеса до поверхности шара и его радиус.

При таком методе измерения импульс шарика вычисляться по формулам:

до удара: , (16)

после удара: (16а)

а кинетическая энергия по формулам:

до удара: (17)

после удара: (17)

6. Порядок выполнения работы:

1. Проверить, чтобы до удара шарики касались и чтобы их центры масс были на одном уровне.

2. Определить длину подвеса шаров.

3. Отклонить один из шариков на угол , измерить величину этого угла и отпустить шар для удара.

4. Измерить угол отклонения второго шара после удара .

5. Опыт проделать 3 раза при одном и том же и найти среднее арифметическое значение .

6. Результаты измерений занести в таблицу 1

Таблица 1.

№

, кг

, кг

, м

, м

, град

, град

, град

, град

, град

, град

, кг×м/с

, кг×м/с

, Дж

, Дж

7. Вычислить:

- Средние квадратические погрешности прямых измерений по методу Стьюдента;

- Относительные погрешности косвенных измерений импульса до удара и после удара по формуле:

,

- по формуле (16) импульсы шаров до удара и после удара ;

- абсолютные погрешности импульсов до удара и после удара по формуле: ;

- относительные погрешности косвенных измерений кинетической энергии до удара и после удара по формуле:

,

- по формуле (17) кинетические энергии шаров до удара , и после удара ;

- абсолютные погрешности кинетических энергий шаров до удара и после удара по формуле: ;

8. Результаты вычислений записать в виде:

… при =…% … при =…%

… при =…% … при =…%

9. В заключении к работе сравнить величины и , и .

Поиск по сайту: