275. Новая виртуальная лабораторная работа по физике «Изучение абсолютно упругого и абсолютно неупругого ударов» - https://efizika.ru/html5/275/index.html

Цель работы: проверить закон сохранения импульса при упругом и неупругом ударе тел и закон сохранения механической энергии при упругом ударе тел.

Приборы и оборудование: две невесомые тележки с грузами изменяемой массы, линейка, блок управления с электронным секундомером.

275. New virtual laboratory assignments in physics « Investigation of Perfectly Elastic and Perfectly Inelastic Collisions» - https://efizika.ru/html5/275/indexe.html

Purpose of the experiment: To verify the conservation of momentum in elastic and inelastic collisions and the conservation of mechanical energy in elastic collisions.

Equipment and apparatus: two weightless carts with variable mass loads, ruler, control unit with an electronic stopwatch.

"Изучение абсолютно упругого и абсолютно неупругого ударов"

Цель работы:

Изучить законы сохранения импульса и энергии при абсолютно упругом и абсолютно неупругом ударах тел.

Оборудование:

Виртуальная установка, состоящая из двух тележек с изменяемыми массами, горизонтальной поверхности, измерительной линейки и системы управления.

Теоретическая часть:

Абсолютно упругий удар - столкновение, при котором сохраняется как импульс системы, так и её кинетическая энергия.

Абсолютно неупругий удар - столкновение, при котором тела движутся после удара как единое целое, сохраняется только импульс системы.

Порядок выполнения работы:

1. Подготовка к эксперименту

• Ознакомьтесь с интерфейсом виртуальной установки

• Установите начальные параметры:

  • Массу первого тела (m₁) в диапазоне 0,5-10 кг

  • Массу второго тела (m₂) в диапазоне 0,5-10 кг

  • Начальную скорость первого тела (υ₀₁) в диапазоне -10...+10 м/с

  • Начальную скорость второго тела (υ₀₂) в диапазоне -10...+10 м/с

2. Проведение экспериментов

Эксперимент 1: Абсолютно упругий удар

• Выберите тип удара "Упругий"

• Установите параметры, например:

  • m₁ = 2,0 кг, υ₀₁ = 3,0 м/с

  • m₂ = 1,0 кг, υ₀₂ = -2,0 м/с

• Нажмите кнопку "Пуск"

• Наблюдайте за движением тел и их столкновением

• Зафиксируйте значения скоростей после столкновения

• Проверьте выполнение законов сохранения

Эксперимент 2: Абсолютно неупругий удар

• Выберите тип удара "Неупругий"

• Используйте те же начальные параметры

• Нажмите кнопку "Пуск"

• Наблюдайте, как тела после столкновения движутся вместе

• Зафиксируйте общую скорость после столкновения

• Проверьте выполнение закона сохранения импульса

3. Измерения и расчеты

Для каждого эксперимента запишите:

• Начальные скорости тел (υ₀₁, υ₀₂)

• Конечные скорости тел (υ₁, υ₂)

• Рассчитайте:

  • Импульсы тел до и после столкновения

  • Кинетические энергии тел до и после столкновения

4. Анализ результатов

Для абсолютно упругого удара:

• Проверьте выполнение закона сохранения импульса:
  m₁υ₀₁ + m₂υ₀₂ = m₁υ₁ + m₂υ₂

• Проверьте выполнение закона сохранения энергии:
  (m₁υ₀₁²)/2 + (m₂υ₀₂²)/2 = (m₁υ₁²)/2 + (m₂υ₂²)/2

Для абсолютно неупругого удара:

• Проверьте выполнение закона сохранения импульса:
  m₁υ₀₁ + m₂υ₀₂ = (m₁ + m₂)υ

• Определите потерю кинетической энергии:
  ΔE = [(m₁υ₀₁²)/2 + (m₂υ₀₂²)/2] - [(m₁ + m₂)υ²]/2

Контрольные вопросы:

1. В чем состоит различие между абсолютно упругим и абсолютно неупругим ударами?

2. Какой закон сохранения выполняется для обоих типов ударов?

3. Почему при абсолютно неупругом ударе происходит потеря кинетической энергии?

4. Как масса сталкивающихся тел влияет на их скорости после удара?

5. Каковы будут скорости тел после абсолютно упругого удара, если массы тел равны?

Требования к отчету:

1. Титульный лист с названием работы

2. Цель работы

3. Таблицы с результатами измерений

4. Расчеты по формулам

5. Анализ полученных результатов

6. Ответы на контрольные вопросы

7. Выводы по работе

Выводы:

В ходе работы экспериментально подтверждены:

• Закон сохранения импульса для обоих типов ударов

• Закон сохранения механической энергии для абсолютно упругого удара

• Факт потери кинетической энергии при абсолютно неупругом ударе

• Зависимость результатов столкновения от соотношения масс сталкивающихся тел