Лабораторная работа № 2 «Упругие и неупругие удары»

по курсу «Физика 1»

Тема 3. Законы сохранения.

Цель работы:

Выбор физических моделей для анализа взаимодействия двух тел.

Исследование физических характеристик, сохраняющихся при столкновениях.

Экспериментальное определение зависимости тепловыделения при неупругом столкновении от соотношения масс при разных скоростях.

 

1. Порядок запуска ВЛР:

1.1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.

1.2. Откройте на виртуальном лабораторном столе папку «Лабораторные работы», выберите папку «ФИЗИКОН»», в ней – папку «Виртуальный практикум по физике для вузов. Часть I». Откройте ее и запустите приложение Виртуальный практикум по физике для вузов. Часть I.

1.3. Выберите из перечня работу - «Упругие и неупругие удары», щелкнув левой клавишей мыши на ее названии.

 

2. Методические рекомендации:

2.1. Изучите указанные разделы виртуальной лабораторной работы:

- Введение;

- Цель работы;

- Краткая теория;

- Модель ;

- Методика и порядок измерений.

2.2. Выберите номер условной бригады по первой букве Вашей фамилии в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Первая буква фамилии студента Номер бригады Первая буква фамилии студента Номер бригады

А, И, Й, С 1 Д, Н, Х 5

Б, К, Т, Э 2 Е, Ё, О, Ц 6

В, Л, У, Ю 3 Ж, П, Ч 7

Г, М, Ф, Я 4 З, Р, Ш, Щ, Ы 8

 

3. Внимательно рассмотрите рисунок 2 в электронном описании, найдите все регуляторы и другие элементы. Зарисуйте модель в Бланк выполнения лабораторной работы.

4. Выберете внизу модели тип столкновения «Абсолютно упругое».

5. Установите значение массы первой тележки m1 и её начальную скорость v_1x^до, указанные в таблице 1 для вашей бригады. Для второй тележки выберите минимальное значение массы m2 и её начальную скорость выберите равной v_2x^до=〖-v〗_1x^до.

Таблица 1.

Значения для первого и второго экспериментов

Номер бригады m1, кг v_1x^до, м/с Номер бригады m1, кг v_1x^до, м/с

1 1 1 5 5 1

2 2 2 6 6 2

3 3 1 7 7 1

4 4 2 8 8 2

 

7. Щёлкните мышью кнопку Пуск и следите за движением тележек, остановив движение после первого столкновения кнопкой Пауза.

8. Результаты измерений всех необходимых величин запишите в таблицу 2 (кинетическая энергия в этой и во всех других таблицах равна сумме энергий обеих тележек).

Таблица 2.

Результаты измерений и расчетов для абсолютно упругого удара

Номер измерения m1= ____, v_1x^до=-v_2x^до=_____

m2, кг v_1x^после, м/с v_2x^после, м/с E_k^до, Дж E_k^после, Дж

1 1

2 2

…

 

9. Щёлкните мышью кнопку Назад.

10. Увеличивая на 1 кг значение массы второй тележки, повторите измерения еще 10 раз, начиная с п. 7.

2. Выведите формулу для относительной величины тепловой энергии при абсолютно неупругом ударе.

1) m1 = m2 и 2) v_2x^до=v_1x^до

11. Щёлкните кнопку Сброс и выберете внизу модели тип столкновения «Абсолютно неупругое».

12. Проведите измерения, как в п.п. 6-9. Результаты запишите в таблицу 3.

Таблица 3.

Результаты измерений и расчетов для абсолютно неупругого удара.

Номер измерения m1= ____, v_1x^до=-v_2x^до=_____

m2, кг v_1x^после, м/с E_k^до, Дж E_k^после, Дж δ_изм δ_расч β ξ

1 1 -1

2 2 -1

… -1

 

13. Щёлкните кнопку Сброс и установите величину массы второго тела, равную массе первого тела, а начальную скорость первого по таблице 1.

14. Щёлкните Пуск и измерьте скорости и кинетические энергии тел после столкновения. Результаты запишите в таблицу 4.

Таблица 4.

Результаты измерений и расчетов для абсолютно неупругого удара

Номер измерения m2=m1= ____, v_1x^до=_____

v_2x^до, м/с v_x^после, м/с E_k^до, Дж E_k^после, Дж δ_изм δ_расч β ξ

1 0 1

2 -0,2 1

… 1

 

15. Щёлкнув кнопку Назад, измените скорость второго тела на -0,4 м/с и повторите измерения ещё 10 раз.

16. Постройте графики зависимостей относительного значения тепловой энергии δ:

а) от отношения 4ξ/(1+ξ)^2 при β=-1;

б) от отношения (1-β)^2/2(1+β^2 ) при ξ=1.

17. Проанализируйте графики и сделайте выводы.

18. Оформите отчет на Бланке выполнения лабораторной работы и прикрепите его в курс для проверки.