Лабораторная работа 1

по дисциплине «Физика»
по теме: Исследование соударения шарика со стенкой

ФИО студента	Макжанов Рушан Вафович
Группа	ТМО 21у 1

Оглавление

Цель работы:

Определение коэффициента восстановления, продолжительности удара и средней силы взаимодействия шарика со стенкой.

Оборудование:

Кронштейн, к которому на двух тонких проволоках подвешен шарик и прикреплён железный рельс, по которому может ездить каретка, закрепляющая положение шарика в состоянии отклонения на определённый угол. К кронштейну присоединена электрическая схема, состоящая из резистора, последовательно подключённого к системе параллельно подключённых ЭДС, конденсатора, вольтметра, последовательно подключённой к шарику, который при соприкосновении с кронштейном замыкает цепь.

Длина нити l = 10 см

Масса шарика m = 23 г

Сопротивление R = 220 Ом

Ёмкость C = 2 мкФ

Теоретическое обоснование:

В предельном случае абсолютно упругого удара кинетическая энергия системы, состоящей из шарика и стенки, сохраняется. Как следствие, выполняется соотношение:

Коэффициент восстановления E = при малых α₁ и α₂

Скорость в начале удара V = 2 , м/с

Продолжительность удара t = RC ln , с

Сила удара F =

---

, Н



, где y = ,




Ход работы

Часть 1. Определение коэффициента восстановления E.

1. 
   Отклоняем шарик на угол 15°, отпускаем и замеряем α₁. Повторяем 4 раза. Заносим результат в таблицу. Считаем коэффициент восстановления E.
   

№ измерения	α₁, °	E
1	6,8	0,45
2	7	0,46
3	6,8	0,45
4	7,8	0,52

E_ср = 0,47

2. 
   Отклоняем шарик на угол 10°, отпускаем и замеряем α₁. Повторяем 4 раза. Заносим результат в таблицу. Считаем коэффициент восстановления E.
   

№ измерения	α₁, °	E
1	5	0,50
2	5	0,50
3	5	0,50
4	5	0,50

E_ср = 0,5

3. 
   Отклоняем шарик на угол 5°, отпускаем и замеряем α₁. Повторяем 4 раза. Заносим результат в таблицу. Считаем коэффициент восстановления E.
   

№ измерения	α₁, °	E
1	3,3	0,66
2	3,8	0,76
3	3,2	0,64
4	3,8	0,76

---

E_ср = 0,7
Часть 2. Определение продолжительности удара t, средней силы взаимодействия шарика со стенкой F и скорости шарика в начале удара V.

1. 
   Отводим шарик на 15°. Подключаем конденсатор к источнику ЭДС. Замеряем напряжение на конденсаторе и заносим его в таблицу. Отключаем конденсатор от источника ЭДС и подключаем его к цепи, связанной с нитью и шариком. Отпускаем шарик. Замеряем напряжение на конденсаторе после соударения и заносим в таблицу. Вычисляем продолжительность удара t, среднюю силу взаимодействия шарика со стенкой F и скорость шарика в начале удара V.
   

№измерения	U, В	U₀, В	V, м/с	t, мкс	F, мкН
1	8,0	6,8	6,79	63	355
2	8,0	6,9	6,79	59	321
3	8,0	6,8	6,79	63	321
4	8,0	6,8	6,79	63	355

2. 
   Отводим шарик на 10°. Подключаем конденсатор к источнику ЭДС. Замеряем напряжение на конденсаторе и заносим его в таблицу. Отключаем конденсатор от источника ЭДС и подключаем его к цепи, связанной с нитью и шариком. Отпускаем шарик. Замеряем напряжение на конденсаторе после соударения и заносим в таблицу. Вычисляем продолжительность удара t, среднюю силу взаимодействия шарика со стенкой F и скорость шарика в начале удара V.
   

№измерения	U, В	U₀, В	V, м/с	t, мкс	F, мкН
1	8,0	6,6	4,6	77	207,5
2	8,0	6,5	4,6	83	190,4
3	8,0	6,5	4,6	83	207,5
4	8,0	6,6	4,6	77	190,4

---

3. 
   Отводим шарик на 5°. Подключаем конденсатор к источнику ЭДС. Замеряем напряжение на конденсаторе и заносим его в таблицу. Отключаем конденсатор от источника ЭДС и подключаем его к цепи, связанной с нитью и шариком. Отпускаем шарик. Замеряем напряжение на конденсаторе после соударения и заносим в таблицу. Вычисляем продолжительность удара t, среднюю силу взаимодействия шарика со стенкой F и скорость шарика в начале удара V.
   

№измерения	U, В	U₀, В	V, м/с	t, мкс	F, мкН
1	8,0	6,4	2.3	89	101,7
2	8,0	6,4	2.3	89	101,7
3	8,0	6,4	2.3	89	94,5
4	8,0	6,4	2.3	89	101,7

Часть 3. Расчёт погрешностей, расчёт значений с учётом погрешностей, построить график

Угол	E, с учётом погрешности	V, с учётом погрешности, м/с	t, с учётом погрешности, мкс	F, с учётом погрешности, кмН
15°	0,470 ± 0,034	6,79 ± 0,0013	63 ± 10	338 ± 20
10°	0,5 ± 0,048	4,6 ± 0,0009	80 ± 11	199 ± 11
5°	0,70 ± 0,097	2,3 ± 0,0005	89 ± 12	100 ± 6

Вывод.

Зависимость времени удара t от скорости в начале удара V близка к линейной, обратно пропорциональной зависимости

---

, а зависимость силы удара F от скорости в начале удара V близка к линейной, пропорциональной зависимости.

---

Смотрите также файлы

• Подшипники качения и скольжения. Классификация виды отказов, расчеты.docx

• Познавательная деятельность на разных этапах онтогенеза определяется степенью зрелости и характером взаимодействия обеспечивающих ее структур мозга. Имеющиеся онтогенетические данные Н. В. Дубровинская, Д. А. Фарбер, 1999.docx

• Методические рекомендации для студентов.doc

• Контроля и критерии.docx

• Как показать ему я не просто красивая, но и интеллектуально подкованная.pdf