Badanie zderzeń centralnych
Jeśli zderzenie dwóch ciał zachodzi w układzie odosobnionym, to niezależnie od rodzaju zderzenia musi być spełnione prawo zachowania pędu. Układ odosobniony oznacza, że żadne z ciał pozostających wewnątrz układu nie podlega działaniu ciał spoza układu (sił zewnętrznych).
Cel Celem pomiarów jest sprawdzenie czy zderzenia kul w doświadczeniu zachodzą w układzie odosobnionym, a jeśli tak, to czy należą do zderzeń sprężystych czy niesprężystych.
Wymagania
Zasady dynamiki Newtona, definicje: pędu, pracy, energii kinetycznej i potencjalnej. Prawo zachowania pędu, prawo zachowania energii mechanicznej, klasyfikacja zderzeń, wyprowadzenie wzorów dla zderzeń idealnie sprężystych i niesprężystych.
Literatura
R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, tom I, PWN
C. Kittel, W.D. Knight, M.A.Ruderman, Mechanika, Kurs berkelejowski tom I, PWN
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, tom I, PWN
Opis przyrządu
Na konsoli ustawiony jest statyw z umocowanymi dwoma linkami o równej długości, do których doczepiać będziemy różne kule. W stanie równowagi (wahadła nie wychylone) środki kul powinny być w odległości równej sumie promieni obu kul. Wahadła są oświetlone z góry lampą dającą cień kul na poziomej szynie, zaopatrzonej w podziałkę. Szyna powinna być ustawiona tak, by podziałka zerowa przypadała na cień miejsca styku obu kul. Kulki zaopatrzone są w zaczepy umożliwiające łatwą wymianę kul. Na prawym końcu szyny znajduje się fragment ławy optycznej z „koniem”, którego położenie może być zmieniane. ”Koń” zaopatrzony jest w sprężynujący zaczep, na który zakładamy linkę w kształcie pętli. Drugą stronę pętli zaczepiamy do kulki, wychylając ją od pionu. Po wciśnięciu zaczepu linka zostaje zwolniona i kulka powracając do położenia równowagi zderza się z kulą nieruchomą.
Uwaga: Aby zderzenie było centralne, trzeba przed spuszczeniem kuli sprawdzić, czy środki obu kul leżą na jednej prostej, której kierunek pokrywa się z kierunkiem szyny mierniczej.
Wyprowadzenie wzoru
Jeśli założymy, że na układ zderzających się kul, nie działa żadna siła zewnętrzna, to pęd kuli tuż przed lub tuż po zderzeniu możemy wyznaczyć z prawa zachowania energii mechanicznej . Gdy kula jest maksymalnie wychylona jej całkowita energia mechaniczna jest równa energii potencjalnej grawitacyjnej , natomiast gdy przechodzi przez położenie równowagi jej całkowita energia mechaniczna jest równa energii kinetycznej ruchu postępowego
(…)
….
Propozycja zapisu wyników: gdzie ၄x jest błędem systematycznym wynikającym z dokładności przyrządu pomiarowego.
Zderzenie kuli metalowej z plastikową
Ważymy kulę plastikową na wadze laboratoryjnej i zapisujemy jej masę np. Zaczepiamy kule do nici tak, by kula metalowa o znanej masie była kulą uderzającą.
Ustawiamy wychylenie kuli uderzającej, np. x1 = 6 cm.
Po zwolnieniu zaczepu mierzymy maksymalne…
… jednostkami i podpisane przez asystenta.
Pomiar długości wahadła Długość wahadła: Pomiar H jest wspólny dla wszystkich zderzeń. W tym celu należy zmierzyć miarką zwojową długość ramienia statywu d i długość nici s. Odległość y od miejsca zaczepu nici do powierzchni kuli mierzymy suwmiarką, zaś promień kuli r wyznaczymy mierząc suwmiarką średnicę kuli φ.
Propozycja zapisu wyników:
d = ...... Δd = ......
s…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)