Упругие и неупругие удары
Выбор физических моделей для анализа взаимодействия тел. Исследование физических характеристик, сохраняющихся при столкновениях. Экспериментальное определение зависимости тепловыделения при упругом столкновении от соотношения масс при разных скоростях.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.02.2022 |
| Размер файла | 729,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа
Упругие и неупругие удары
Цель работы
1)Выбор физических моделей для анализа взаимодействия двух тел.
2)Исследование физических характеристик, сохраняющихся при столкновениях тел.
3)Экспериментальное определение зависимости тепловыделения при неупругом столкновении от соотношения масс при разных скоростях.
Краткая теория
СТОЛКНОВЕНИЕ (удар, соударение) - модель взаимодействия двух тел, длительность которого равна нулю (мгновенное событие). Применяется для описания реальных взаимодействий, длительностью которых можно пренебречь в условиях данной задачи.
АБСОЛЮТНО УПРУГИЙ УДАР - столкновение двух тел, после которого форма и размеры сталкивающихся тел восстанавливаются полностью до состояния, предшествовавшего столкновению. Суммарные импульс и кинетическая энергия системы из двух таких тел сохраняются (после столкновения такие же, какими были до столкновения):
АБСОЛЮТНО НЕУПРУГИЙ УДАР - столкновение двух тел, после которого форма и размеры тел не восстанавливаются, тела «слипаются» и движутся как одно целое с одной скоростью. Суммарный импульс двух неупруго сталкивающихся тел сохраняется, а кинетическая энергия становится меньше, так как часть энергии переходит в конечном итоге в тепловую:
Применяя закон сохранения импульса в проекции на ось, вдоль которой движутся тела, и закон сохранения энергии в случае неупругого удара:
Относительная величина тепловой энергии д равна отношению:
Задание
Выведите формулу для относительной величины тепловой энергии при:
1) m1=m2 и 2)
Ответ: 1) Если
2) Если
Если соблюсти оба условия, то
Экспериментальная часть
упругое столкновение тело
m1=1 кг, х1хдо=1 м/с
Виртуальная модель описывает взаимодействие двух тележек в случае упругого и неупругого взаимодействия.
Эксперимент 1: Исследование абсолютно упругого удара.
|
№ |
m1= 1 кг, х1xдо= - х2хдо=1 м/с |
|||||
|
m2, кг |
||||||
|
1 |
1 |
-1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
2 |
1,5 |
-1,4 |
0,6 |
1,25 |
1,25 |
|
|
3 |
2 |
-1,7 |
0,3 |
1,5 |
1,5 |
|
|
4 |
2,5 |
-1,9 |
0,1 |
1,75 |
1,75 |
|
|
5 |
3 |
-2 |
0 |
2 |
2 |
|
|
6 |
3,5 |
-2,1 |
-0,1 |
2,25 |
2,25 |
|
|
7 |
4 |
-2,2 |
-0,2 |
2,5 |
2,5 |
|
|
8 |
4,5 |
-2,3 |
-0,3 |
2,75 |
2,75 |
|
|
9 |
5 |
-2,3 |
-0,3 |
3 |
3 |
|
|
10 |
5,5 |
-2,4 |
-0,4 |
3,25 |
3,25 |
|
|
11 |
6 |
-2,4 |
-0,4 |
3,5 |
3,5 |
Эксперимент 2: Исследование абсолютно неупругого удара.
|
№ |
m1= 1 кг, х1xдо= - х2хдо=1 м/с |
||||||||
|
m2, кг |
дизм |
драсч |
в |
о |
|||||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
-1 |
1 |
|
|
2 |
1,5 |
-0,2 |
1,25 |
0,05 |
0,96 |
0,96 |
-1 |
0,67 |
|
|
3 |
2 |
-0,3 |
1,5 |
0,14 |
0,91 |
0,89 |
-1 |
0,5 |
|
|
4 |
2,5 |
-0,4 |
1,75 |
0,28 |
0,84 |
0,82 |
-1 |
0,4 |
|
|
5 |
3 |
-0,5 |
2 |
0,51 |
0,75 |
0,75 |
-1 |
0,33 |
|
|
6 |
3,5 |
-0,6 |
2,25 |
0,81 |
0,64 |
0,69 |
-1 |
0,29 |
|
|
7 |
4 |
-0,6 |
2,5 |
0,9 |
0,64 |
0,64 |
-1 |
0,25 |
|
|
8 |
4,5 |
-0,6 |
2,75 |
0,99 |
0,64 |
0,59 |
-1 |
0,22 |
|
|
9 |
5 |
-0,7 |
3 |
1,46 |
0,51 |
0,56 |
-1 |
0,2 |
|
|
10 |
5,5 |
-0,7 |
3,25 |
1,59 |
0,51 |
0,51 |
-1 |
0,18 |
|
|
11 |
6 |
-0,7 |
3,5 |
1,71 |
0,51 |
0,50 |
-1 |
0,17 |
|
|
Т.е. в первом случае проводим измерения при |
|||||||||
|
№ |
m1= m2= 1 кг, х1xдо= 1 м/с, |
||||||||
|
дизм |
драсч |
в |
о |
||||||
|
1 |
0 |
0,5 |
0,5 |
0,26 |
0,48 |
0,5 |
0 |
1 |
|
|
2 |
-0,2 |
0,4 |
0,52 |
0,16 |
0,69 |
0,69 |
-0,2 |
1 |
|
|
3 |
-0,4 |
0,3 |
0,58 |
0,10 |
0,83 |
0,84 |
-0,4 |
1 |
|
|
4 |
-0,6 |
0,2 |
0,68 |
0,04 |
0,94 |
0,94 |
-0,6 |
1 |
|
|
5 |
-0,8 |
0,1 |
0,82 |
0,02 |
0,98 |
0,99 |
-0,8 |
1 |
|
|
6 |
-1,0 |
0 |
1,0 |
0 |
1 |
1 |
-1,0 |
1 |
|
|
7 |
-1,2 |
-0,1 |
1,22 |
0,02 |
0,98 |
0,99 |
-1,2 |
1 |
|
|
8 |
-1,4 |
-0,2 |
1,48 |
0,04 |
0,95 |
0,97 |
-1,4 |
1 |
|
|
9 |
-1,6 |
-0,3 |
1,78 |
0,10 |
0,94 |
0,95 |
-1,6 |
1 |
|
|
10 |
-1,8 |
-0,4 |
2,12 |
0,16 |
0,92 |
0,92 |
-1,8 |
1 |
|
|
11 |
-2,0 |
-0,5 |
2,5 |
0,26 |
0,90 |
0,9 |
-2,0 |
1 |
На основе данных из таблиц при неупругом ударе строим графики зависимости измеренного значения относительного значения тепловой энергии от выведенных формул для расчетного значения
Вывод
В данной виртуальной лабораторной работе исследовались упругий и неупругий удар двух тел (тележек).
В эксперименте по исследованию упругого удара наблюдается: 1) при увеличении массы второй дележки до некоторого значения, вторая тележка меняет направление своего движения при ударе; сверх некоторого значения она продолжает движение в прежнем направлении Это подчеркивает векторность закона сохранения импульса. 2)Так же наблюдается сохранение механической энергии в системе тележек (в данном случае кинетической энергии).
В эксперименте по исследованию неупругого удара: 1) очевидно наличие потерь суммарной кинетической энергии взаимодействующих тел; 2) при взаимодействии тележек при условии равенство их модулей скорости до взаимодействия наблюдается: увеличение общей скорости после удара и уменьшение относительного значения тепловой энергии при увеличении массы второй тележки; 3) при взаимодействии тележек при условии равенства их масс наблюдается при увеличении скорости второй дележки до некоторого значения уменьшение скорости совместного движения и увеличение относительного значения тепловой энергии; после момента равенства скоростей при дальнейшем увеличении скорости второй тележки - скорость совместного движения растет меняется направление результирующего движения и уменьшается относительное значение тепловой энергии. 4) построение графиков измеренного значения относительного значения тепловой энергии от расчетного, полученного по формулам совместного решения закона сохранения импульса и закона сохранения кинетической энергии, учитывая их практическое совпадение, доказывает применимость данных законов для описания неупругого взаимодействия тел.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проверка основного закона динамики вращательного движения и определение момента инерции динамическим методом. Законы сохранения импульса и механической энергии на примере ударного взаимодействия двух шаров. Вращательное движение на приборе Обербека.
лабораторная работа [87,7 K], добавлен 25.01.2011Аэрокосмическое зондирование земных покровов с целью дистанционной оценки качества почв. Проверка разных моделей теплового излучения влажных почв в микроволновом диапазоне, определение физических свойств объекта по измеренной радиояркостной температуре.
дипломная работа [321,4 K], добавлен 15.08.2011Описание нейтронно-физических характеристик реактора ВВЭР-440. Определение коэффициента размножения тепловых нейтронов. Нахождение капиталовложений и ежегодных эксплуатационных издержек системы "ВВЭР СВШД". Мероприятия по защите от радиоактивных выбросов.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 23.01.2014Подходы к построению физических моделей. Физический принцип регистрации землетрясений. Теория деформации, основанная на физических закономерностях о сжимаемости и деформируемости. Распространение сейсмических волн при влиянии неидеальной упругости среды.
дипломная работа [6,8 M], добавлен 14.07.2015Использование математических методов для определения основных физических величин моделей реальных материальных объектов. Расчет силы реакции в стержнях, угловой скорости кривошипа, нагрузки на опоры балки; построение графика движения материальной точки.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 02.12.2010Исследование механизма упругих и неупругих столкновений, изучение законов сохранения импульса и энергии. Расчет кинетической энергии при абсолютно неупругом ударе и описание механизма её превращения во внутреннюю энергию, параметры сохранения импульса.
лабораторная работа [129,6 K], добавлен 20.05.2013Теоретические сведения о физических явлениях, возникающих при столкновении твердых тел. Проверка законов сохранения импульса и энергии для случаев прямого и косого центральных ударов тел. Определение для заданных случаев коэффициента восстановления.
лабораторная работа [193,9 K], добавлен 05.05.2011Исследование метода анализа состава вещества, основанного на определении отношения массы частицы к её заряду. Принципиальное устройство масс-спектрометра. Электронная и химическая ионизация. Особенности разделения ионов анализатором масс. Типы детекторов.
презентация [3,2 M], добавлен 05.01.2014Корпускулярная и волновая теории света. Представления Макса Планка о характере физических законов. Явление интерференции и дифракции. Распространение импульсов в упругом светоносном эфире согласно теории Гюйгенса. Закон отражения и преломления света.
реферат [25,1 K], добавлен 22.11.2012Проверка эффекта Мпембы. Исследование температуры замерзания воды в зависимости от концентрации соли в ней. Зависимость температуры кипения от ее продолжительности, концентрации соляного раствора, атмосферного давления, высоты столба жидкости в сосуде.
творческая работа [80,5 K], добавлен 24.03.2015Понятие о физической величине как одно из общих в физике и метрологии. Единицы измерения физических величин. Нижний и верхний пределы измерений. Возможности и методы измерения физических величин. Реактивный, тензорезистивный и терморезистивный методы.
контрольная работа [301,1 K], добавлен 18.11.2013Исследование импеданса водной суспензии нанопорошка железа посредством емкостной ячейки. Анализ частотной зависимости импеданса суспензии нанопорошка. Применение плазменного разряда для синтеза наноматериалов и создания технологии стерилизации воды.
дипломная работа [888,8 K], добавлен 18.07.2014Построение схем с диодом из библиотеки SimElectronics и электрическим диодом из библиотеки Simscape и графиков зависимости тока от напряжения. Аппроксимация графиков вольтамперных характеристик диодов различными методами при 2-х разных температурах.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 08.07.2012Реферативное описание одного из этапов истории эволюции Вселенной. Определение физической величины по ГОСТ 8.417-2002. Основные изменения физической величины при изменении фундаментальных физических констант. Описание эталона и эталонной установки.
контрольная работа [517,7 K], добавлен 20.04.2019Исследование вольтамперных характеристик диодов, снятие характеристик при различных значениях напряжения. Аппроксимация графиков вольтамперных характеристик диодов, функции первой и второй степени, экспоненты. Исходный код программы и полученные данные.
лабораторная работа [1,6 M], добавлен 24.07.2012Системы физических величин и их единиц, роль их размера и значения, специфика классификации. Понятие о единстве измерений. Характеристика эталонов единиц физических величин. Передача размеров единиц величин: особенности системы и используемых методов.
реферат [96,2 K], добавлен 02.12.2010Сущность теории относительности. Инварианты и симметрии в физических теориях. Классификация явлений по их причинной обусловленности. Отображение характеристик реального процесса или характеристик материального объекта в систему отсчета наблюдателя.
статья [42,5 K], добавлен 19.09.2009Вычисление скорости молекул. Различия в скоростях молекул газа и жидкости. Экспериментальное определение скоростей молекул. Практические доказательства состоятельности молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модуль скорости вращения.
презентация [336,7 K], добавлен 18.05.2011Исследование взаимодействия тела постоянной и изменяемой формы (без ограничений перемещений) с потоком воздуха. Структура энергодинамической системы физических величин. Анализ элементов синтеза энергии. Механические воздействия потока на объект.
научная работа [637,3 K], добавлен 11.03.2013Определение инерционных свойств средств измерений. Построение временных (переходных) характеристик СИ. Конструкция и динамические свойства термометра сопротивлений. Экспериментальное определение динамических характеристик звена первого и второго порядка.
контрольная работа [106,4 K], добавлен 01.02.2013
