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时间:2019-01-17
《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
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