При обработке результатов измерений часто пользуются графическим методом. Такой метод бывает необходим тогда, когда требуется проследить зависимость какой-либо физической величины от другой, например, 
Для этого производят ряд наблюдений искомой величины у для различных значений переменной величины x. Для наглядности эту зависимость изображают графически.
В большинстве случаев пользуются прямоугольной системой координат. Значения независимого аргумента х откладывают по оси абсцисс в произвольно выбранном масштабе, а по оси ординат так же в произвольном масштабе откладывают значения у. Полученные на плоскости точки соединяют между собой плавной кривой.
Пользуясь кривой, можно также в пределах произведенных наблюдений интерполировать, т. е. находить значение величины у для таких значений х, которые непосредственно не наблюдаются.
ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ
Для оформления отчетов по физическому практикуму необходимо иметь специальный журнал экспериментальной работы или специальные бланки для каждой работы отдельно.
Заполнение бланка или журнала отчета проводят по следующей схеме:
1. Записывают название и номер работы.
2. Дают краткое описание метода и приборов с показом схем приборов и установок.
3. В таблицу записи измерений вписывают результаты всех первичных измерений (берут из опытов).
4. По расчетной формуле проводят вычисление искомой величины.
5. Вычисляют погрешности измерения.
6. Строят график(если необходимо).
Второй пункт отчета рекомендуется заполнять дома.
Как показывает вычислительная практика, успех всякой экспериментальной работы зависит не только от правильности выбора метода измерения, точности применяемых приборов, тщательности выполнения измерений, но и от правильной систематической записи результатов измерений. Привычка производить вычисления на случайных клочках бумаги совершенно не допустима даже в черновых отчетах. Необходимо систематически воспитывать в себе навыки точной, аккуратной и своевременной фиксации всех измерений.
Все вычисления физических величин следует проводить в Международной системе единиц (СИ).
ЧАСТЬ 1
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ УПРУГОГО УДАРА ШАРОВ
Цель работы: закрепление теоретического материала по теме "Законы сохранения в механике".
Задачи работы: вычислить работу деформации и коэффициент восстановления при соударении стальных шаров.
Приборы и принадлежности: Специальная установка для исследования упругого удара шаров.
Краткая теория
Понятие "удар" включает в себя совокупность явлений, возникающих при столкновении движущихся твердых тел, а также при некоторых видах взаимодействия твердого тела с жидкостью или газом (например, удар струи о тело, действие взрывной волны на твердое тело и др.). Промежуток времени, в течение которого длится удар, обычно очень мал ( ~ 10-4 - 10-5с ), а развивающиеся на площадках контакта соударяющихся тел ударные силы очень велики. За время удара они изменяются в широких пределах и достигают значений, при которых средние величины давления (напряжений) на площадках контакта имеют порядок 104-105 атм. Действие ударных сил приводит к значительному 
изменению за время удара скоростей точек тела.
Следствиями удара могут быть остаточные деформации, звуковые колебания, нагревание тел, изменение механических свойств материалов (в частности, их упрочнение), полиморфные и химические превращения и др., а при скоростях соударения, превышающих критические, - разрушение тел в месте удара.
Существуют два предельных вида удара: абсолютно упругий и абсолютно неупругий. Абсолютно упругим называется удар, после которого тела полностью восстанавливают свою первоначальную форму и совершают самостоятельное движение.
Абсолютно неупругим называется удар, после которого деформация тел сохраняется и тела совершают совместное движение.
При абсолютно упругом ударе выполняются закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии. При абсолютно неупругом ударе закон сохранения механической энергии не выполняется, т.к. часть механической энергии идет на образование остаточных деформаций, нагревание тел и др.
Рассмотрим упругое столкновение двух тел. Пусть совершается "центральный удар", при котором центры масс соударяющихся тел движутся по одной прямой, при этом вращательного движения не возникает. В процессе удара возникают кратковременные ударные силы, величина которых много больше всех остальных сил (силы тяжести, сил сопротивления воздуха и т. д.).
Поэтому систему соударяющихся тел можно считать изолированной и записать для нее законы сохранения:
Закон сохранения механической энергии :
(1)
и закон сохранения импульса :
, (2)
где 
и 
массы тел,
V 
и V 
- скорости тел до удара,
и 
- скорости тел после удара.
Решая совместно уравнения (1) и (2), получим формулы для расчета скоростей тел после упругого удара:
, (3)
, (4)
В них принимается направление скорости 
за положительное. Скорости 
, V 
, 
подставляем в формулы с минусом, если их направление противоположно направлению V1.
Формулы (1) - (4) применимы в случае столкновения абсолютно упругих тел. При столкновении реальных тел в формуле (1) следует учесть ту часть механической энергии, которая расходуется на совершение невосстанавливающейся деформации и преобразуется в энергию теплового движения (диссипация энергии) - работу деформации А:
, (5)
По величине "А" оценивают степень " неупругости " удара. По предложению Ньютона степень " неупругости " удара оценивают и по отношению нормальных составляющих скоростей тел после и до удара.
, (6) где Vn , 
- нормальные составляющие скорости до и после удара.
Это отношение называют коэффициентом восстановления 
, который зависит от физических свойств материалов тел: ( например: 
стали =0,55,
= 0,94, cлоновой кости =0,89, дерева =0,50 ).
Метод измерения
В данной работе изучается прямой удар двух шаров из стали, подвешенных на нитях так, что в момент удара они проходят через положение равновесия. При центральном ударе двух шаров одинаковых масс 
и при условии равенства скоростей до удара V1 = V2 = V соблюдается равенство скоростей и после удара 
. Тогда коэффициент восстановления:
(7)
найдем из следующих соображений.
Потенциальная энергия шара в момент удара полностью превращается в кинетическую:
(8)
Равенство (8) соблюдается и после удара:
(9)
Тогда из уравнения (8) и (9) имеем: 
, 
Следовательно:
(10)
Но 
, 
, (11)
где: 
- длина нити, 
- угол отклонения после удара, 
- угол отклонения до удара.
Подставляя (11) в (10), окончательно получим:
(12)
Работа деформации определяется из уравнения (5), в котором кинетические энергии заменяются потенциальными, а высоты через углы по формулам (11). После подстановки окончательно получим:
(13)
Дата: 2019-07-24, просмотров: 241.
