Обработка результатов измерений

 

 

 1. Определить средние значения углов и времени по следующим формулам:

                                                       (3.11)

                                                      (3.12)

                                                      (3.13)

                                                             (3.14)

где  , ,  – средние значения угловых расстояний после столкновения шаров;

t - среднее значение продолжительности столкновения,  – количество заполненных измерений,  , , – значения, полученное в і -м замере.

2. При помощи мерной ленты, определить длину подвески шаров в виде
кратчайшего расстояния между стержнем верхнего кронштейна и центром шара. Измерение выполнить с точностью  мм.

3. По формулам (3.5) и (3.7), (3.8) или 10 определить скорости  шаров до и после столкновения.

4. На аналитических весах измерить массы  и   шаров вместе с
подвесами. Требуемая точность измерений  г.

5. По формулам (3.4) и (3.6) определить импульс шаров до и после столкновения.

6. Сравнить значения импульсов шаров  и  до и после столкновения.

7. Определить погрешность по формуле

8. Определить коэффициент восстановления энергии

9. Оценить среднюю силу удара и ускорение

10. Полученные результаты проанализировать и сделать выводы.

 

Таблица 3.1 – Экспериментальные данные

№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

 

1. Импульс.

2. Закон сохранения импульса и энергии.

3. Столкновения, законы сохранения при столкновениях.

4. Упругие и неупругие столкновения.

5. Почему явление механического удара целесообразно изучать с помощью законов

сохранение, чем с помощью законов динамики?

6. Что такое степень упругости k_э удара?

 

ЛИТЕРАТУРA:[1, с.106-110], [2, с.60-69], [3, с.73-75], [4, с.53-60]

Лабораторная работа №1.4
ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ СТРУНЫ

 

Цель работы: определение частоты переменного тока.

Оборудование: струна с электромагнитным возбуждением, набор грузов известной массы.

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

 

Упругие волны

Волновые процессы. Продольные и поперечные волны

Колебания, возбужденные в какой-либо точке среды (твердой, жидкой или газообразной), распространяется в ней с конечной скоростью, зависящей от свойств среды, передаваясь от одной точки среды к другой. Чем дальше расположена частица среды от источника колебаний, тем позднее она начнет колебаться. При изучении распространения колебаний не учитывается дискретное (молекулярное) строение среды и среда рассматривается как сплошная, т.е. непрерывно распределенная в пространстве и обладающая упругими свойствами.

Процесс распространения колебаний в сплошной среде, периодический во времени и пространстве, называется волновым процессом (или волной). При распространении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Вместе с волной от частицы к частице среды передаются лишь состояние колебательного движения и его энергия. Поэтому основным свойством всех волн независимо от их природы является перенос энергии без переноса вещества.

Упругими (или механическими) волнами называются механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде. Упругие волны бывают продольные и поперечные. В продольных волнах частицы среды колеблются в направлении распространения волны, в поперечных – в плоскостях, перпендикулярных направлении распространения волн.

Продольные волны могут распространяться в средах, в которых возникает упругие силы при деформациях сжатия и растяжения, т.е. твердых, жидких и газообразных телах.

Поперечные волны могут распространяться в среде, в которой возникают упругие силы при деформации сдвига, т.е. фактически только в твердых телах, в жидкостях и газах возникают только продольные волны, а в твердых телах - как продольные, так и поперечные.

Упругая волна называется синусоидальной (или гармонической), если соответствующие ей колебания частиц среды являются гармоническими. На рис. 4.1 представлена синусоидальная поперечная волна, распространяющаяся со скоростью v вдоль оси x т.е. приведена зависимость между смещением  (кси) частиц среды, участвующих в волновом процессе и расстояния х этих частиц (например, частицы В,) от источника колебаний 0 для какого-то фиксированного момента времени t. Приведенный график функции  похож на график гармонического колебания, но они различны по существу. График волны дает зависимость смещения всех частиц среды от расстояния до источника колебаний в данный момент времени, а график колебаний - зависимость смещения данной частицы от времени.

Расстояние между ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе, называется длинной волны  (рис. 4.1). Длина волны равна тому расстоянию, на которое распространяется определенная фаза колебания за период, т. е.

                                                             (4.1)

или учитывая, что , где  – частота колебаний

Геометрическое место точек, до которых доходят колебания моменту времени t, называется волновым фронтом. Геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе, называется волновой поверхностью. В принципе волновые поверхности могут быть любой формы, а в простейшем случае они представляют собой совокупность плоскостей, параллельных друг другу, или совокупность концентрических сфер. Соответственно волна называется плоской или сферической.