Порядок выполнения работы. 1. Поместите гирю 5 (СМ. Рис. 4) на сравнительно небольшом расстоянии L1 от оси вращения о рычага 4.

Упражнение 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ СИЛЫ ТРЕНИЯ

1. Поместите гирю 5 (см.рис.4) на сравнительно небольшом расстоянии L₁ от оси вращения О рычага 4.

2. Поднимите сваю 2 на максимальную высоту.

3. С помощью защелки 6 расположите груз 1 на такой высоте Н₁, чтобы после удара с грузом свая не касалась втулки 3 своей горизонтальной платформой.

4. По вертикальной линейке 8 измерьте положение Н₁ указателя груза и положение h₁ указателя сваи до удара. Результаты измерения занесите в таблицу 1.

5. Нажимая на защелку 7, освободите груз. Наблюдайте абсолютно неупругий удар груза и сваи, а также их замедленное движение после удара. Измерьте положение h₂ указателя сваи после удара и результат измерения запишите в таблицу 1.

6. Повторите пункты 2¸ 5 еще четыре раза при тех же значениях Н₁ и h₁.

7. Передвиньте гирю 5 вдоль рычага 4 на новое расстояние L₂ от оси вращения О, установив гирю в середине рычага. Измените высоту Н₁ поднятия груза. При изменении высоты Н₁ поднятия груза необходимо контролировать выполнение пункта 3. Повторите измерения, указанные в пунктах 2 ¸ 6, при новом расстоянии L₂.

8. Передвиньте гирю 5 на максимальное расстояние L₃ от оси вращения О и повторите измерения, указанные в пунктах 2 ¸ 6.

9. Используя методику обработки результатов прямых измерений, изложенную в главе I, для каждого L найдите средние значения величин Н₁, h₁, h₂ и полуширину доверительных интервалов DН₁, Dh₁, Dh₂.

10. Для каждого L по формулам (14) и (15) найдите высоту Н падения груза и путь S замедленного движения тел после удара, а по формулам

;

определите полуширину доверительных интервалов этих величин.

11. Для каждого L по формуле (17) вычислите усредненную силу трения F, используя данные экспериментальной установки: m₁ = 0, 32 кг; m₂ = 0, 12 кг; Dm₁ = Dm₂ = Dm = 1 г = 0, 001 кг.

Пренебрегая погрешностью Dg ускорения свободного падения, полуширину доверительного интервала DF найдите по формуле: .

Таблица 1

Результаты вычислений занесите в таблицу 1. Сравните силу трения F для разных значений L длины рычага, т.е. для разных величин силы нормального давления.

Упражнение 2. ОЦЕНКА ВЕЛИЧИНЫ
ВНУТРЕННЕЙ СИЛЫ

12. По формуле (11) оцените величину внутренней силы f, действующей на груз при абсолютно неупругом ударе груза и сваи, считая, что время удара Dt» 2× 10^-4 с.

Сравните полученную силу с силой тяжести F_Т = m₁g, которая является внешней силой в системе " груз-свая".

Упражнение 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБРАТИМЫХ ПОТЕРЬ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

13. Подставляя формулу (8) в формулу (12), получим расчетную формулу для величины необратимых потерь механической энергии при абсолютно неупругом ударе груза и сваи:

. (18)

Найдите величину необратимых потерь механической энергии dЕ, а полуширину доверительного интервала D(dЕ) этой величины определите с помощью формулы:

. (19)

14. Долю g необратимых потерь механической энергии определите по формуле (13), а полуширину доверительного интервала Dg найдите с помощью формулы:

. (20)

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сформулируйте цель лабораторной работы

2. Сформулируйте закон сохранения импульса

3. Какой удар называется абсолютно упругим?

4. Какой удар называется абсолютно неупругим?

5. Что происходит с механической энергией при абсолютно неупругом ударе?

6. Выполняется ли закон сохранения импульса при кратковременном абсолютно неупругом ударе?

7. Какую скорость имеет груз после свободного падения с высоты Н = 1 м?

8. Какую скорость имел груз до удара о сваю, если после абсолютно неупругого удара скорость груза и сваи равна 2, 4 м/с, а масса сваи в 3 раза меньше массы груза?

9. Выполняется ли закон сохранения механической энергии при свободном падении груза до удара?

10. Как движутся груз и свая после абсолютно неупругого удара?

11. Выполняется ли закон сохранения механической энергии при движении груза и сваи после удара?

12. Укажите формулу работы постоянной силы.

13. Как работа силы, действующей на тело, связана с изменением механической энергии тела?

14. Как найти силу, с которой свая действует на груз при их абсолютно неупругом ударе?

15. Каким должно быть соотношение между внешней силой F и внутренней f при кратковременном ударе, чтобы приближенно выполнялся закон сохранения импульса?

16. Чему равна величина необратимых потерь механической энергии при ударе груза и сваи?

17. Как меняется доля необратимых потерь механической энергии во время удара груза и сваи при увеличении массы сваи и неизменной массе груза?

18. Нарисуйте эскиз экспериментальной установки

19. Какая система тел является изолированной?

20. По какой формуле можно найти величину необратимых потерь механической энергии при ударе груза и сваи?

21. Как определяют высоту Н свободного падения груза до удара?

22. Как вычисляют полуширину доверительного интервала DН высоты свободного падения груза до удара?

23. Как определяют путь S замедленного движения груза и сваи после удара?

24. Как вычисляют полуширину доверительного интервала DS величины пути замедленного движения груза и сваи после удара?

25. По какой формуле определяют величину внешней силы F?

26. Как определяют полуширину доверительного интервала DF внешней силы?

27. Какая величина определяется в упражнении 2 и по какой формуле?

28. Как определяют полуширину доверительного интервала Df силы, с которой свая действует на груз?

29. Какая величина определяется в упражнении 3?

30. По какой формуле можно найти долю необратимых потерь механической энергии при ударе груза и сваи?