Краткие теоретические сведения
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ П.А. СОЛОВЬЕВА КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ
Лаборатория «Физические основы механики»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ФМ-5 «А» ИССЛЕДОВАНИЕ УПРУГОГО УДАРА
Рыбинск 2010
ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ Перед включением электроприборов проверить целостность шнуров питания и вилки. Порядок включения установки: вилка «Сеть», тумблер «Сеть», необходимые переключатели режимов. Порядок выключения: вывести все переключатели в нулевое положение, выключить тумблер «Сеть», выключить вилку. Установка ФП 109М подключена к гнездам источника питания 6В. Категорически запрещено переключать ее на другое напряжение. В случае выхода из строя приборов из-за халатного отношения, студент несет материальную ответственность за восстановление прибора. Все необходимые переключения приборов описаны в разделе «Порядок выполнения работы».
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение законов сохранения импульса и механической энергии. Определение времени соударения. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: установка ФП 109М, секундомер.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Ударом называют кратковременное взаимодействие тел. При ударе тела деформируются, и в месте контакта возникает весьма значительные ударные силы F уд, величина которых соответствует 104 ÷ 106 Н. Для системы соударяющихся тел эти силы являются внутренними и не изменяют общего импульса системы, т.е. такая система является замкнутой.
Процесс соударения можно разделить на две фазы: – от момента соприкосновения до момента прекращения сближения тел. В течение этой фазы часть кинетической энергии тел переходит в потенциальную энергию деформации; – обратный переход потенциальной энергии деформации в кинетическую энергию тел. Удар называется центральным, если в момент удара центры инерции сталкивающихся тел находятся на одной прямой. Если скорости тел направлены по одной прямой, то удар называется прямым. Различают два предельных случая удара – абсолютно упругий и абсолютно неупругий. Удар называется абсолютно упругим, если механическая энергия тел не переходит в другие, немеханические, виды энергии. В этом случае кинетическая энергия соударяющихся тел переходит полностью или частично в энергию упругой деформации, после чего тела возвращаются к первоначальной форме, отталкивая друг друга. Потенциальная энергия упругой деформации снова переходит в кинетическую и тела разлетаются. При абсолютно упругом ударе выполняются законы сохранения механической энергии и импульса. Абсолютно неупругий удар характеризуется тем, что кинетическая энергия тел полностью или частично переходит во внутреннюю энергию. После удара столкнувшиеся тела движутся вместе с одинаковой скоростью.
При таком ударе выполняется закон сохранения импульса, однако закон сохранения механической энергии не выполняется, т.к. часть механической энергии переходит во внутреннюю. В этом случае выполняется более общий закон сохранения энергии – механической и внутренней. Рассмотрим соударение двух шаров массами
Для сообщения шару 1 скорости направлена по касательной к дуге окружности, по которой движется тело к положению равновесия (к точке О1). При движении тела его потенциальная энергия переходит в кинетическую, и для точки О1 можно записать
Из рисунка 1б видно, что
Рассмотрим абсолютно упругий удар. При таком ударе выполняется два закона сохранения – закон сохранения импульса и закон сохранения кинетической энергии (рис. 2).
Обозначим скорости шаров после удара Запишем уравнение сохранения импульса и энергии: Преобразуем (3) следующим образом: или
Из соображений симметрии можно утверждать, что скорости шаров после удара будут направлены вдоль прямой О1О2. Следовательно, все векторы в выражении (4) коллинеарны. Выражение (2) перепишем в виде:
Сравнивая его с выражением (4), получаем:
Умножим равенство (5) на Отсюда
Умножив (5) на
или Спроектировав выражение (6) и (7) на направление вектора
Если массы шаров одинаковы,
– шары 1 и 2 меняются состояниями (рис. 3).
Шар 2 за счет свой кинетической энергии поднимается на высоту
при этом Подставив значение
Из рис. 3 видно, что
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|