Отримання знань

Лабораторна робота № 3

 

Теоретичні відомості

Нехай куля масою m рухається зі швидкістю  (рис 1). Потрапляючи в ящик з піском (ватою), куля застрягає в ньому. За законом збереження імпульсу:

 (1)

де  - маса ящика з піском;   - швидкість тіла і ящика разом після непружного удару.

рис 1

Важливо       зауважити,       що       при не-пружному ударі тіл їх повна механічна енергія до співудару не дорівнює  повній механічній енергії після удару – частина механічної енергії затрачається на залишкову деформацію тіл, викликаючи їх нагрівання.  Тому   можна скористуватись законом збереження імпульсу для положень до і після удару (при непружньому ударі імпульс системи зберігається).  Складемо  рівняння     закону збереження   енергії  (обидва положення беремо після удару),   але   за   положення   І (рис 1) потрібно приймати положення системи в той момент,  коли  деформація  закінчилась,  то куля і ящик починають рухатись як одне ціле з  деякою  швидкістю   ,   а  положення  II відповідає положенню балістичного маятника в крайній точці ( точка найвищого підйому).

Відраховуючи потенціальну енергію від рівня ОО₁ та беручи до уваги, що при переході

з положення І у II зовнішні сили роботи не виконують, рівняння закону збереження енергії

можна записати так:

Отримуємо:

 (2)

Підставивши значення  (формулу (2)) в (1), отримаємо:

Звідки швидкість снаряду:

 

 

 

Контрольні запитання

 

     1)  Сформулюйте означення імпульсі тіла, імпульсу сили вкажіть їх одиниці вимірювання. Запишіть другий закон Ньютона в імпульсній формі та назвіть величини, що до нього входять.

 

2)  Сформулюйте закон збереження імпульсу на наведіть його математичний запис. Вкажіть умови застосування закону збереження імпульсу.

  За яких умов закон збереження імпульсу можна застосовувати у незамкнених системах?

 

 

 

 

 

     3)Дайте означення енергії. Які види енергії вам відомі.Охарактеризуйте кожен вид енергії. Доведіть формули для розрахунку потенціальної енергії. Які види потенціальної енергії Вам відомі?

       4)   Що називають повною механічною енергією тіла. Чи може повна механічна енергія дорівнювати нулю. Чи може взагалі енергія якогось тіла дорівнювати нулю? 

        5)   Сформулюйте та запишіть закон збереження повної механічної енергії. Які умови його використання?

        6 )  Які сили називають потенціальними? Чому? Теорема про зміну кінетичної енергії. 

Розв’яжіть тренувальні задачі

1)   Балістичний маятник являє собою брусок масою 3 кг, що висить на нитці довжиною 2,5 м. В брусок влучає куля масою 9 г та застрягає в ньому, внаслідок  чого система відхиляється на кут 18⁰. Знайдіть швидкість кулі.

2)   Куля летить горизонтально з швидкістю і пробиває коробку, що лежить на горизонтальній поверхні столу, та вилітає в тому ж напрямі, але з втричі меншою швидкістю. Маса коробки в п’ять разів більша за масу кулі. Коефіцієнт тертя між коробкою і поверхнею столу . Знайдіть швидкість коробки одразу після вильоту з неї кулі. На яку відстань зміститься коробка?

3)   Між кулею масою 3 кг, що має швидкість 4 м/с, та кулею такої ж маси, що знаходиться в стані спокою, відбувається абсолютно непружнє центральне зіткнення. Скільки тепла виділилось при зіткненні?

 

Хід роботи

1.      Опрацюйте теоретичні відомості та інструкцію лабораторної роботи. Підготуйте у роботі таблицю даних.

2.      За допомогою терезів виміряйте масу маятника  та кульки-снаряду.

3.      Розмістіть балістичний пістолет горизонтально навпроти відкритого кінця трубки (рис 2). 4.      Встановіть вертикальну лінійку поряд із вказівником маятника і визначте його початкову висоту над столом до пострілу . 5.      Зарядіть пістолет і здійсніть постріл у трубку. Після пострілу снаряд потрапляє у трубку і разом із снарядом трубка відхиляється. За допомогою лінійки виміряйте висоту відхилення маятника із снарядом . При виконанні цієї частини досліду слідкуйте, щоб маятник, відхиляючись,  не зачепив лінійку.

рис 2

6.      Обчисліть значення .

7.      Дослід виконайте не менше п’яти разів, щоразу виконуючи вимірювання висот. Обчисліть середнє значення .

8.      Знаючи  за формулою  обчисліть швидкість кулі. Результати вимірювань та обчислень запишіть до складеної Вами таблиці даних.

9.      Оцінити похибки вимірювань. Зробіть висновок. У висновку опишіть свої здобутки, яких Ви набули, виконуючи дану роботу; поясніть причини похибок; що б Ви запропонували для покращення чи вдосконалення даної роботи, що зробило б  її більш цікавою для Вас.