Лабораторне завдання. Дві пружні кулі однакової маси підвішені на подвійних нитках (біфілярний підвіс) до горизонтальних стержнів

Дві пружні кулі однакової маси підвішені на подвійних нитках (біфілярний підвіс) до горизонтальних стержнів, закріплених у стіні (рис. 1), Такий спосіб підвісу застосовується для того, щоб рух кульок відбувався в одній площині. На стіні закріплена кутомірна шкала, велика поділка якої рівна 1º.

Рис. 1.

Метод вимірювання полягає в тому, що по довжині підвісу кульки l і куту відхилення нитки підвісу від вертикалі можна визначити її швидкість υдо удару, та після удару u.

Якщо кульку відвести в бік на кут , її центр ваги підніметься на висоту h, а сама кулька одержить додаткову потенціальну енергію . При поверненні кульки в положення рівноваги до моменту удару ця енергія перейде в кінетичну .

За законом збереження енергії

(10)

звідки

(11)

З рисунка 1 видно, що

(12)

звідки випливає, що

(13)

При малих кутах відхилення

і

Тому

(14)

і, отже,

(15)

при підрахункупо цій формулі кут потрібно виражативрадіанах (1º=0,017 рад).

Аналогічно за кутом відхилення кульки після удару та довжині підвісу визначається швидкість кулі після удару. Для визначення довжини підвісу рулеткою вимірюється відстань від точки підвісу д о поверхні кулі, штангенциркулем діаметр кулі, та складаєтьсявідстань від точки підвісу доповерхні кулі та її радіус.

При такому методі вимірювання імпульс кульки обчислюватиметься за формулами:

до удару: , (16)

після удару: (16а)

а кінетична енергія за формулами:

до удару: (17)

після удару: (17)

6. Порядок виконання роботи:

1. Перевірити, щоб до удару кульки торкались і щоб їхні центри мас були на одному рівні.

2. Визначити довжину підвісу куль.

3. Відхилити одну з куль накут , виміряти величину цього кута та відпустити кулю для удару.

4. Виміряти кут відхилення другої кулі післяудару .

5. Дослід проробити 3 рази при одному й тому ж та знайти середнє арифметичне значення .

6. Результати вимірювань занести в таблицю 1

Таблиця 1.

№

, кг

, кг

, м

, м

, град

, град

, град

, град

, град

, град

, кг×м/с

, кг×м/с

, Дж

, Дж

7. Обчислити:

- середні квадратичні похибки прямих вимірювань за методом Стьюдента;

- відносні похибки непрямих вимірювань імпульсу до удару та після удару за формулою:

,

- за формулою (16) імпульси куль до удару та після удару ;

- абсолютні похибки імпульсів до удару і після удару за формулою: ;

- відносні похибки непрямих вимірювань кінетичної енергії до удару та після удару за формулою:

,

- за формулою (17) кінетичні енергії куль до удару , і після удару ;

- абсолютні похибки кінетичних енергій куль до удару та після удару за формулою: ;

8. Результати обчислень записати у вигляді:

… при =…% … при =…%

… при =…% … при =…%

10. У висновку до роботи порівняти величини і , і .

Поиск по сайту: