12碰撞过程中守恒定律的研究

《12碰撞过程中守恒定律的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实验报告：碰撞过程中守恒定律的研究张贺PB07210001一、实验题目：碰撞过程中守恒定律的研究二、实验目的：利用气垫导轨研究一维碰撞的三种情况。定量研究动量损失和能量损失在工程技术屮有重要意义。同时通过实验还可提高误差分析的能力。三、实验原理：如果一个力学系统所受合外力为零或在某方向上的合外力为零，则该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒，即=恒量(1)实验中用两个质量分别为g、oh的滑块来碰撞(图4.1.2-1),若忽略气流阻力，根据动量守恒有加1片o+m2v20=V]+m2v2(2)对于完全弹性碰撞

2、，要求两个滑行器的碰撞面有用弹性良好的弹簧组成的缓冲器，我们可用钢圈作完全弹性碰撞器；对于完全菲弹性碰撞，碰撞面可用尼龙搭扣、橡皮泥或油灰；一般非弹性碰撞用一般金屈如合金、铁等，无论哪种碰撞面，必须保证是对心碰撞。当两滑块在水平的导轨上作对心碰撞时，忽略气流阻力，且不受他任何水平方向外力的影响，因此这两个滑块组成的力学系统在水平方向动量守恒。由于滑块作一维运动，式(2)中矢量v可改成标量y,卩的方向由止负号决定，若与所选取的坐标轴方向相同则取正号，反之，则取负号。1.完全弹性碰撞完全弹性碰撞的标志是碰撞

3、前后动量守恒，动能也守恒，即mxv10+m2v20=Vj+m2v21?12】2】2+-^2^2()=-^1^1+-^2^2由(3)、(4)两式可解得碰撞后的速度为_(//?,-m2)vI04-2m2v20V1_:“+m2、_(m2-m1)v20+2mIv10V2_'m}+m2如果V2。二0,则有v二("-加2)%(3)(4)(5)(6)(7)V2(8)动量损失率为△p_几一门_加Vl()一(加"+加2冬)"%(9)A)“°能量损失率为AjEE{}—E、(10)122m>vio理论上，动量损失和能量损失都

4、为零，但在实验中，由于空气阻力和气垫导轨本身的原因，不可能完全为零，但在一定误差范围内可认为是守恒的。2.完全非弹性碰撞碰撞后，二滑块粘在一起以同一速度运动，即为完全非弹性碰撞。在完全非弹性碰撞中，系统动量守恒，动能不守恒。mxv10+m2v20=(加］+m2)v在实验中，让V20=0,则有(11)mxvI0=(加］+tn2)v(12)1mx+m2动量损失率v_mivioV—m.十(13)(14)(777,+m2)vPo加V10动能损失率込叫（15）E（）m}+m-y3.一般非弹性碰撞一般情况下，碰撞后

5、，一部分机械能将转变为其他形式的能量，机械能守恒在此情况己不适用。牛顿总结实验结果并提出碰撞定律：碰撞后两物体的分离速牛匕二工度v2-vt与碰撞前两物体的接近速度成正比，比值称为恢复系数，即(16)恢复系数e由碰撞物体的质料决定。e值由实验测定，一般情况下0ni2。将两滑块

6、分别装上弹簧钢圈，滑块m2置于两光电门之间（两光电门距离不可太远），使其静止，用碰盹，分别记下叫通过第一个光电门的时间AS和经过第二个光电门的时间At”以及血通过第二个光电门的时间A切重复五次，记录所测数据。用物理天平称g、uh的质量（包括挡光片及弹簧钢圈)数据表格自拟，计算攵、—OPE(2)分别在两滑块上换上尼龙搭扣，重复上述测量和计算。(3)分别在两滑块上换上金属碰撞器，重复上述测量和计算。六、注意事项：1•做实验前应将导轨调平。2•使用滑块时，要轻拿轻放，切勿使滑块跌落。3•碰撞前，为防止第二个滑

7、块初速度不为0,可先用手将其轻轻按住。4•碰撞后，第二个滑块弹回来时，要在其碰到第一个滑块及第一个滑块经过第二个光电门Z前将其拿起。5•当不进行测量时，应将电源关掉，以免烧坏电机，浪费电力。七、数据处理:1•用游标卡尺测量三次两个挡光片最外边的宽度g和$2，再测三次一个挡光片的宽度时和S；，计算山］和山2。(1)原始数据如下:5/mm60.0460.0060.00s!mm10.0010.0010.02s2/mm60.0060.0260.00s；/mm10.0010.0010.00(2)计算：*二工6-

8、时)二(60.04-10.00)+(60・00-10.00)+(60.00-10.02)二so。［加加S'~3~3-•mm工($2-必)_(60.00-10.00)+(60.02-10.00)+(60.00-10.00)_5()加也3~3~•mm1.完全弹性碰撞:Arl0/ms12&27119.48129.74112.12103.16A/j/ms409.48380.07410.38369.14342.44t2/ms100.6193.451