Az ütésidő és energia meghatározása
A munka címe: AZ IDŐ ÉS AZ ÖBLÍTÉS ENERGIA MEGHATÁROZÁSA
Szakirány: Fizika
Leírás: Laboratóriumi fizikai elvek Mechanika Laboratóriumi munka № FM5 IDŐ MEGHATÁROZÁSA ÉS energiasokkal BIZTONSÁGI KÖVETELMÉNYEK: Mielőtt bekapcsolná az elektromos kábelt, hogy ellenőrizze a integritását a hatalom és a föld között. A MUNKA CÉLJA: az ütközés idejének meghatározása az ütköző testek energiafelosztásának tanulmányozásával. A csapást központinak nevezik, ha az ütközés pillanatában a ütközőtestek tehetetlenségi pontjai ugyanazon a vonalon vannak. Két korlátozó ütközés van, teljesen rugalmas és teljesen rugalmatlan.
Fájlméret: 2.35 MB
A munkát letöltötték: 10 fő.
AZ OROSZ FEDERÁCIÓ OKTATÁSI MINISZTÉRIUMA
SZOCIÁLIS OKTATÁS AZ OKTATÁSHOZ
GOU VPO RYBINSKAYA ÁLLAMI AVIÁCIÓ
PA TECHNIKAI AKADÉMIA PA. Solovyeva
AZ ÁLTALÁNOS ÉS MŰSZAKI FIZIKAI KÁR
AZ IDŐ ÉS A VIZSGÁLAT MEGHATÁROZÁSA
BIZTONSÁGI KÖVETELMÉNYEK:
Az elektromos készülékek bekapcsolása előtt ellenőrizze a tápkábelek, dugók és földelés integritását.
A telepítés sorrendje: a "Hálózati" csatlakozó, a "Hálózat" kapcsoló, a szükséges üzemmód vált.
A leállás rendje: az összes kapcsolót állítsa nulla helyzetbe, kapcsolja ki a "Hálózat" kapcsolót, kapcsolja ki a dugaszt.
A MUNKAHASZNÁLAT CÉLKITŰZÉSE: a ütköző testek energiájának újraelosztása, a hatás idő meghatározása.
KÉSZÜLÉKEK ÉS BERENDEZÉSEK: laboratóriumi felszerelés FP109M, tápegység UIP-2, voltmérő VK7 -15.
1. RÖVID ELMÉLETI INFORMÁCIÓK
A testek rövid távú kölcsönhatását hatásnak nevezik. Az ütközés hatására a testek deformálódnak, és az érintkezési ponton igen nagy hatású erők vannak. amelynek értéke 10 4-nek felel meg # 150; 10 6 H. Az összeütközőtestek rendszerében ezek az erők belsőek és nem változtatják meg a rendszer teljes lendületét, azaz egy ilyen rendszer zárt.
Az ütközési folyamat két fázisra osztható:
- attól az időponttól kezdve, amikor a testek találkoznak.
Ebben a fázisban a testek kinetikus energiájának egy része a deformáció potenciális energiájába kerül;
- a deformáció potenciális energiájának inverz átmenetét a testek kinetikus energiájává.
A csapást központinak nevezik, ha az ütközés pillanatában a ütközőtestek tehetetlenségi pontjai ugyanazon a vonalon vannak. Ha a testek sebessége egy egyenes vonal mentén van irányítva, akkor a fúvást egyenesnek nevezik.
Két hatást gyakorló hatás van # 150; teljesen rugalmas és teljesen rugalmatlan.
Az ütközést abszolút rugalmasságnak nevezik, ha a testek mechanikai energiája nem lép be más, nem mechanikus energiaformákba. Ebben az esetben a ütköző testek kinetikus energiája teljesen vagy részben átjut az elasztikus alakváltozás energiájába, amely után a testek visszatérnek az eredeti formájukba, visszaszorítva egymást. A rugalmas deformáció potenciális energiája ismét kinetikusvá válik, és a testek szétszóródnak. Teljesen rugalmas hatással teljesülnek a mechanikai energia és a lendület megőrzésének törvényei.
Az abszolút rugalmatlan hatást az a tény jellemzi, hogy a testek kinetikus energiája teljesen vagy részben belső energia alakul át. Az ütközés után a ütköző testek ugyanolyan sebességgel mozognak.
Ilyen hatással van a lendület megőrzésének törvénye, azonban a mechanikai energia megőrzésének törvénye nem teljesül, mert a mechanikai energia része a belsőbe kerül. Ebben az esetben egy általánosabb energiamegőrzési törvény # 150; mechanikus és belső. Valódi helyzetekben mindkét korlátozó esetnek mindig van egy kombinációja.
Tekintsük a két golyó rugalmas középső közvetlen ütődését tömegekkel és sebességekkel, illetve (1a. Ábra).
A lendület megőrzésének törvénye szerint:
ahol u # 150; az ütközés után a golyók sebessége (1b ábra).
Az energiatakarékossági törvény kifejezését írjuk:
Vegyünk egy tömeges golyó elasztikus hatását egy rögzített falra. A fal tömege >>, és ezért
Pihenő falakkal és így
# 150; a fal sebessége változatlan marad, míg a gömb sebessége az ellenkező irányba változik.
Az ütközés jellemzésére bevezetésre kerül az ütközés k relatív sebességének visszanyerési tényezőjének koncepciója.
ahol a golyók viszonylagos sebessége az ütközés előtt,
a golyók relatív sebessége az ütközés után.
A helyreállítási arány az intervallum értékét veszi fel
Közvetlen központi sokk esetén a testek mozgása az x vonal mentén történik. az eredethez a második test tehetetlenségi centrumát veszünk. Az első test sebességgel mozog ebben a keretben. lendülete
Az ütközés után a rendszer teljes impulzusa
Így a visszanyerési együttható azt mutatja meg, hogy az első test tömegének a második test tömegközéppontjában mért impulzusa mennyi az ütközés hatására.
A csapás teljesen rugalmatlan, majd az ütközés után mindkét test együtt mozog, és ezért
Emelje fel a jobb oldali (5) négyzetet, és vegye ki a négyzetgyökeret:
A visszanyerési együttható négyszöge azt mutatja meg, hogy az első testnek a második test tömegközéppontjában mért kinetikus energiája mennyire veszít az ütközés hatására.
Az abszolút rugalmas hatás érdekében teljesülnek a lendület és az energia megőrzésének törvényei. a kiválasztott referenciakeretben a következő formában vannak:
ahol # 150; a második test tömegközéppontjának sebessége az ütközés után, a test tömegrendszerének közepén mérve az ütközés előtt.
A közös egyenletek megoldása (7) ezt megkapjuk abszolút rugalmas ütközés esetén az első test relatív lendülete marad, bár a második test tömegközéppontja megváltoztatja helyzetét a térben.
A laboratóriumi felszerelés egy golyót használ, amelyet l hosszúságú, nyújthatatlan szálon felfüggesztettek (2. Az egyensúlyi helyzetben lévő golyó potenciális energiája nulla. A magassági hivatkozás eredetéhez vegyük azt a magasságot, amelyen a golyó tömegközéppontja ebben a helyzetben van. Ezután, ha a labda szögben eltér. tájékoztatást kap arról a potenciális energiáról, ahol a labda tömege van. Ha a labda felszabadul, az egyensúlyi helyzetbe kerül, és potenciális energiája kinetikus lesz. Az egyensúlyi helyzetben a gömb teljes potenciális energiája kinetikusvá válik, azaz
ahol a labda sebessége az egyensúlyi helyzetben van.
A 2. ábra azt mutatja, hogy
A fal megütése után a labda egy szögben visszahúzódott, amelynek sebessége megegyezik:
A labda viszonylagos sebességének visszanyerési együtthatója:
2. A LABORATÓRIUMBEÁLLÍTÁS LEÍRÁSA
Az ütközés idejének meghatározására szolgáló beállítás magában foglalja:
# 150; univerzális tápegység,
# 150; voltmérő VK7-15,
# 150; készülék OP 109M.
A készülék ФП 109М # 150; ez az eszköz asztali típus. A masszív 1 bázisán (3. Ábra) egy 2 kocka van, amely nem különféle anyagokkal erősített 3 mintákat tartalmaz. Az anyagok különböző rugalmas tulajdonságokkal rendelkeznek. A Cube 3 nagy tömegű, fix falként szolgál a labda megütéséhez. A kocka képes a tengelye körül forogni, és az ütközés irányára merőleges arcokat rögzíteni. Az 1 bázisra a 4 oszlop rögzítve van, az 5 rúd rögzítve van a 6 tartóelemhez, amely mereven csatlakozik a 4 oszlophoz. A rúdra egy acélgolyó van felfüggesztve, amely eltérhet a függőleges helyzettől 0 # 150; 50 °. Tartsa a labdát eredeti helyzetében, és indítsa el megerősítéssel a 7 elektromágnes 8 rúdján. A gömb lehajlásának szögét 9-es skálán határozzák meg.
A műszer alapján a terminálok a készülék elektromos mérőáramkörbe való átkapcsolására szolgálnak, és egy 10 kapcsoló a készülék működésének ellenőrzésére.
A C rögzített kapacitás kondenzátora és az ismert R ellenállás (4. ábra) a készülék belsejében található elektromos áramkörbe kerülnek:
Az eszköz működése a következő elvre épül. Amikor a K kulcs zárva van, akkor a C kondenzátort feltöltik a feszültségre, ahol az elektromágnes felszabadítja a gömböt, amely a kockafelület megütésével bezárja az elektromos áramkört. Ebben az esetben a kondenzátoron levő feszültség a C kondenzátor kisülése következtében csekély mértékben csökken
ahol az ütközés ideje, amelyet a következő képlet határoz meg:
Az ütközés idejének meghatározásakor a hiba:
A telepítés egy VK7-15 típusú voltmérőt használ, amely a DC és AC feszültségek és ellenállások mérésére szolgál. A DC-feszültség mérésére szolgáló határértékek 0,3 és 1000 V között vannak. A VK7-10A készülék vezérlését az elülső panelen lévő dudorok és szabályozók végzik (5.
1 # 150; a mérési típus gombjai
2 # 150; kapcsolási mérési határértékek,
3 # 150; nulla beállító gomb,
A VK7-15 feszültségmérést tesz lehetővé hiba esetén
3. TELJESÍTÉSI ELJÁRÁS
1. Kapcsolja be a VK7-15 voltmérőt és a UIP-2 tápegységet a hálózathoz
2. Kapcsolja be a voltmérőt egy gombnyomással, és hagyja, hogy a készülék 5 percig felmelegedjen.
3. Állítsa be a műszer mérési határértékét, 10V.
4. Ellenőrizze, hogy a készülék nullára van-e állítva. A tápellátás kikapcsolt állapotában állítsa a készülék nulla értékét az "O" gombbal.
5. Engedélyezze az UIP-2 engedélyezését a "HÁLÓZAT" kapcsolókapcsolóval
7. Kapcsolja be az OP 109M telepítőpanelének kapcsolóját "on" állásba.
8. Az UIP-2 előlapján lévő szabályozó segítségével állítsa be a feszültséget a voltmérőre. Számolja meg a feszültséget a voltmérőn.
9. Fogja meg a labdát a kezével, vezesse az elektromágnernek, melynek a labdát visszahúzott állapotban kell tartania.
10. Kapcsolja be a kapcsolót az OP 109M kapcsolójának "On" állásába, ebben az esetben az elektromágnes felszabadítja a labdát. A labda eléri a kocka arcát, és visszapattan. Ezután kézzel kell elkapni a labdát, ezzel leállítva a C kondenzátort. A feszültségmérő leolvasása és a szög rögzítése. amelyen a labda visszapattant.
11. A 10. tétel legalább 5 alkalommal ismételje meg a kocka minden oldalát. Az adatokat az 1. táblázatban foglaljuk össze.
12. Minden anyag esetében kiszámolja a (11) képlet szerinti ütési időt és a relatív sebesség (10) képlet szerinti visszanyerési együtthatóját.
13. Számítsa ki a labda mozgási energiáját az ütés előtt és után (és ennek megfelelően), és határozza meg a kinetikus energia azon részét, amely az ütés hatására átjutott a belsőre:
14. Egy ismert módszer szerint képleteket találunk a megállapított mennyiségek hibáinak meghatározására. Számítsd ki őket. Számítsuk ki a 2. táblázatban szereplő számítások eredményeit.
15. A telepítés kikapcsolása:
- Kapcsolja ki az UIP-2-et a "HÁLÓZAT" kapcsolókapcsolóval
- Kapcsolja ki a VK7-15 gombot, nyomja meg az "OFF" gombot
- Távolítsa el a dugókat a foglalatokból