Лабораторная работа № 2 Тема: Изучение законa сохранения импульса и реактивного движения Цель работы: Экспериментально подтвердить справедливость закона сохранения импульса для двух шаров при их центральном и косом столкновении. Литература: Дмитриева, В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля, «Федеральный институт развития образования» – М., издательский центр «Академия» Оборудование: штатив лабораторный, 2 шарика, линейка весы лабораторные.
Для проведения данной лабораторной работы вам понадобятся:
-
Штатив лабораторный: Это подставка или конструкция, на которой будут установлены шары, чтобы имитировать их столкновение.
-
2 шарика: Для моделирования столкновения двух объектов. Шары могут иметь разную массу или размер, но для эксперимента, важно знать их массу и скорость перед столкновением.
-
Линейка: Для измерения расстояния между шарами и определения смещения после столкновения.
-
Весы лабораторные: Для измерения массы шаров.
Теория:
Закон сохранения импульса - это фундаментальный закон в физике, который утверждает, что в изолированной системе, где на объекты не действуют внешние силы, общий импульс системы остается постоянным во времени. Импульс (обозначается как p) является векторной величиной и определяется как произведение массы (m) объекта на его скорость (v). Формула для импульса выглядит следующим образом: p = m * v
где:
- p - импульс
- m - масса объекта
- v - скорость объекта
Из закона сохранения импульса следует, что сумма импульсов всех объектов в изолированной системе до столкновения равна сумме импульсов после столкновения. Математически это можно записать как:
где Σp до - сумма импульсов до столкновения, и Σp после - сумма импульсов после столкновения.
Рассмотрим случай столкновения двух объектов, например, двух шаров. В этом случае закон сохранения импульса можно выразить следующим образом:p₁ до + p₂ до = p₁ после + p₂ после
где индексы 1 и 2 соответствуют двум объектам.
Реактивное движение - это явление, при котором изменение импульса одного объекта вызывает изменение импульса другого объекта. По закону сохранения импульса, при столкновении объектов, если один из них теряет импульс, то другой получает такое же количество импульса в противоположном направлении. Это явление наблюдается при центральных столкновениях, когда объекты движутся навстречу друг другу.
Таким образом, в лабораторной работе, проводя эксперимент с столкновением двух шаров, вы проверяете закон сохранения импульса. Если этот закон соблюдается, то сумма импульсов до и после столкновения будет одинаковой, что подтверждает фундаментальное физическое правило.
Ход работы:
-
Установите штатив на стол или другую устойчивую поверхность.
-
Определите массу и начальные скорости каждого из двух шаров.
-
Установите шары на штатив так, чтобы они были готовы к столкновению.
-
Зафиксируйте момент времени начала эксперимента.
-
Выпустите шары с разных сторон так, чтобы они столкнулись друг с другом.
-
Зафиксируйте момент времени, когда столкновение произошло.
-
Зафиксируйте смещение шаров после столкновения.
-
Используя полученные данные о массе, начальных скоростях, времени столкновения и смещении, рассчитайте импульс каждого шара до и после столкновения.
-
Проверьте, что сумма импульсов шаров до столкновения равна сумме импульсов после столкновения.
Вывод:
Проведенный эксперимент подтверждает закон сохранения импульса при столкновении двух шаров. Полученные результаты свидетельствуют о том, что сумма импульсов системы остается постоянной, если внешние силы не воздействуют на систему. Это заключение подтверждает фундаментальный закон сохранения импульса, который играет важную роль в физике и позволяет понимать поведение тел при столкновениях и движении.
