Лабораторни rabota№ 14
"Времето и средната сила въздействие
Цел: Да се изследва прилагането на законите за опазване на теорията на съвършено еластично и нееластично абсолютно духа; експериментално определяне на средното време и средна сила на въздействие на еластични сфери.
Инструменти и аксесоари:
1. Експериментална настройка.
2. Генераторът на импулси.
3. Брояч на импулси PSO2 - 4.
4. Източници на DC 6V и 12V и 220V AC.
5. Свързващи проводници.
Основните закони за опазване на затворена система от органи (масови точки) са: запазване на енергията право и закона за опазване на инерция (ъглов момент).
Затворена или изолирана система тела (масови точки) е система, която да не е външна сила или ефект на отместване ().
Закон за запазване на инерцията:
В изолирана система геометричната сумата на импулса на съставните органи остава постоянна.
и където - масата и скоростта на ия материал точка система, състояща се от точки.
В общия закон за запазване на енергията:
Енергийна никога не изчезва и не възниква от нищото, той преминава от едно тяло в друго, от една форма в друга.
Тези основни закони за запазване са използвани за установяване на връзки между различните количествата в сблъсъци (взаимодействия) тела.
Volley нарича преходно взаимодействие на органите, настъпили в резултат на сблъсъка.
Blow се нарича централно, ако силите, възникващи при взаимодействието на органите, преминаващи през техните центрове на маса.
1. Абсолютната еластични Collision - това е такъв шок, в резултат на което механичната енергия на сблъсък органите не се превръща в други форми на енергия. По този начин няма загуба на механичната енергия: кинетична енергия на движещото се тяло влиза в потенциалната енергия на еластичната деформация; След това тялото се възстановява първоначалната си форма, както и потенциалната енергия се превръща в кинетична отново. След удара на кинетичната енергия се преразпределя и телата се движат с различни скорости.
Да предположим, че два напълно еластична топка и с масите да се движи с скорости щифт транслационно и насочена по оста х преминаването през техните центрове на маса. Сблъсък може да настъпи: 1) ако топките се движат един към друг, или 2) един от топките изпреварва друг. Да разгледаме втория случай (фиг. 1а). След >> 0. определи скоростта на топки и след въздействието (Фиг. 1Ь).
Ние вярваме, че топките образуват затворена система, и няма въртене на топки. Пишем уравнението на закона за запазване на инерцията:
Тъй като всички скорости са насочени по протежение на оста х, след това изразяване може да бъде заменен със следния алгебрични уравнение:
където - проекциите на съответните скорост вектори за щифт линия - ОХ.
Потенциалната енергия на топката преди и след удара може да се разглежда като равен на нула, тъй като топките не са деформирани. Затова законът за запазване на кинетичната енергия:
Разделяне уравнение (2) с 2, може да се напише уравнение (* 1) и (2), като система, която трябва да бъде решен заедно, за да се определи скоростта и.
Трансфер на условията, свързани с ляво и на - на дясно:
Разделете уравнение (2 *) в уравнение (1 *):
Умножаваме последното уравнение на и се добавят към уравнението (1 *):
По същия начин, можем да получим:
Помислете за специални случаи.
а) масата на топките същия :. След това от изрази (3) и (4) имат, например, когато се удря топки валутните курсове. Ако даден пин към втория топката беше неподвижен (), след пинов спирка първата топка () и втората топка се движи със скорост от първия () в същата посока.
б) Масата на втората топка е много пъти по-голяма от тази на първата топка (>>). След това, от експресията (3), че
Ускоряване по-масивна топка почти непроменен.
От (4) получаваме:
В конкретния случай по-масивна балон почина, а след това (експресия (5)), т.е. скоростта на топката по-лесно поради влияние само промени в посоката и топка възстановява, се движи в обратна посока на скорост. Например, еластичен сблъсък на молекули на стената на съда.
2. абсолютно нееластично сблъсък - това е пропуск, не се възстанови първоначалната си форма, от страна на кинетичната енергия се превръща в деформация на енергия и в крайна сметка води до тялото - в топлина (вътрешна) енергия. След въздействие тела се движат като едно цяло, т.е. с една и съща скорост.
Когато напълно нееластично сблъсък закона за запазване на инерцията. Закон за запазване на механичната енергия не се спазва: налице е общ закон за запазване на общата енергия - механична и вътрешен.
Нека две нееластичен тяло, и с маси се движат по оста х, минаваща през техните центрове на маса, с скорости и по тази ос (фиг. 2а). След това, след централната абсолютно нееластичен въздействието цялостното им транслационно скорост се отнася както по оста х (фиг. 2Ь).
За определяне на скоростите на органите след удара е достатъчно, за да напише закона за запазване на инерцията:
, или прогнози за х-ос:
Закон за запазване на общата енергия
абсолютно нееластично сблъсък се изписва така:
където - енергията изразходвана за деформация на органи. Определете.
Заместването на стойността на последния скорост експресия от формула (8), ние получаваме:
На практика напълно нееластично сблъсък за промяна на формата на органи (коване, щамповане, занитване, и така нататък. Стр) за движение на органите в средата (шофиране пирони, пилоти и т. П.). В първия случай, че е необходимо, че енергията, изразходвана за деформация, ще бъде по-голям. Това е възможно, ако определен тегло (наковалня) е много по-голям от масата на движещото се тяло (чук). В този случай, почти всички от кинетичната енергия на чука ще отидат за деформация nakovki.
В действителност, когато
(Кинетичната енергия на чук). Последният израз показва, че максималната стойност е най->>.
Ако целта на въздействието е да се премести един от органите, след деформацията на потреблението на енергия трябва да бъде сведено до минимум. Ако това е вярно изразяване (11), от което следва, че ако, тоест, ако >>. Следователно, масата на движещото се тяло трябва да бъде много по-голям от фиксиран тегло (чук - ноктите). Тогава почти всички от кинетичната енергия на движещо се тяло се прехвърля към фиксираната тялото, и това гарантира нейното движение.
Настройки Описание
Експерименталният Апаратът се състои от подложка, на която стоманобетонна греда с две еднакви стоманени топки (1 и 2), окачен на проводимите влакна. Панелът монтирана електрическа верига с два електромагнити EM1 и EM2, минава Р-1 и Р-2, на импулсен брояч PSO2 - 4 и генератора за честота (виж диаграмата на Фигура 3 ..).
Принципът за определяне на силата на удара на еластични сфери е както следва. Ако една от топките да се отклонява от вертикалата под определен ъгъл, то ще се увеличи до височина (Фигура 4), и следователно, неговата потенциална енергия. През есента на потенциалната енергия се превръща в кинетична енергия, и то е в момента на удара. Според закона за запазване на енергията
Според втората промяна закон на Нютон тялото на инерция, равна на силите моментните
където - време взаимодействие между топките. Ако друг топка в покой, и тегло топки са едни и същи, когато централната еластична сблъсък топката спре да се движи и все още се ф ускори. Промяна на пулса на първата топка
След това, експресията (13) е под формата:
къде. Заместването на стойността на скоростта (12), получаваме:
Така, че е необходимо да се определи експериментално - момента на удара, а след това се изчисли силата на удара.
За да се определи по време на сблъсък на топки, използвани метод за пулс хронометър. импулсен генератор, свързан в серия с топки. Ако топките са влезли в контакт, в определен момент може да се определи и да се определи броя на импулсите по време на един импулс
По време на въздействие импулси ще преминават през веригата. Тогава времето на сблъсък
1) Добавяне на превключвателя на честотен генератор P-1.
2) да топки в положение на контакт.
3) Поставете времето на измерване множител.
4) Натиснете бутона "Reset", а след това - "Старт". Забележка: преди всяко измерване е необходимо да натиснете бутона "Reset".
5) Запишете броя на импулсите в таблицата.
6) Експериментът се повтаря най-малко три пъти и пишат средната стойност в таблицата.
7) Задайте Scaler време значително по-дълго, отколкото по време на сблъсък на топки. За този експеримент, по време 1000s.
8) Добавяне на един електромагнит превключвател P2 и отнема топката към него. В този случай, топката се издига на височина.
9) Натиснете бутона "Reset", а след това - "Старт".
10) Промяна на позиция Р-2 ключа, т.е.. Е. Изключване и позволи един електромагнит друг. В този случай, топката се освобождава, се сблъсква с друга топка и друга топка да бъде привлечена към соленоид е под напрежение. За време на сблъсък на електрическата верига се затваря и множител записва броя на импулсите, които са преминали през веригата през това време.
11) Напишете стойността в таблицата.
12) Предишна повтаря най-малко три пъти, и се изчислява средната стойност написано в таблицата.
13), съгласно формула (15), за да се изчисли средното време на сблъсък на топки:
и написани в таблицата.
14) се изчисляват средната сила централни еластични ПИН топки с формула (14).
Резултатът е писано в таблицата.
Таблица на измервания и изчисления
констатации Запис на работа.
1. Каква е целта на работата?
2. Какво се нарича удар? Какви са пряка и централната въздействие?
3. Какво удар е абсолютно устойчива? Напиши законите за опазване на него.
4. Как са топките скорост след перфектно еластично сблъсък?
5. Както показва опитът в тази работа се определя от скоростта на топката при удар?
6. Какъв удар е абсолютно нееластично? Напиши законите за опазване на него.
7. Как да се определи скоростта на телата след абсолютно нееластично сблъсък?
8. Как да се определи енергията на деформация на органи в резултат на абсолютно нееластично сблъсък?
9. Каква е разликата между един напълно еластична и напълно нееластично сблъсък?
10. Формулиране и пишат втория закон на Нютон чрез промяната на инерция на тялото.
11. Каква е промяната в инерция на топката от еластичен въздействие върху неподвижна топка?
12. извлекат формула изчисление, което се определя от силата на въздействие на топки.
13. Какъв е начинът на пулса хронометър, използван в тази работа?
14. Тъй като в настоящото проучване, за да се определи по време на сблъсък на топки?
Свързани статии