[Verificación de la conservación del momento] Verificar la expresión de la ley de conservación del momento.
1. Propósito del experimento
1 La ley de conservación del momento se verificó mediante un caso de colisión especial.
2. Aprenda el uso de prácticos rieles guía con colchón de aire y temporizadores digitales.
2. Principio experimental
Las masas de los dos deslizadores son m1 y m2 respectivamente, y chocan sobre el riel guía del colchón de aire horizontal. Sean las velocidades antes de la colisión v10 y v20 respectivamente, y las velocidades después de la colisión sean v1 y v2 respectivamente. Debido a la suspensión del colchón de aire, el cursor no se ve afectado por fuerzas externas en dirección horizontal, sino sólo por las fuerzas internas que interactúan. Por lo tanto, el impulso del sistema se conserva, es decir:
(1-1)
Fórmula, la velocidad positiva o negativa depende de si la dirección de la velocidad es consistente con la dirección positiva de las coordenadas seleccionadas, lo mismo es positivo y lo contrario es negativo . Por tanto, para comprobar si se establece la conservación del impulso, lo principal es medir el valor de cada velocidad. La siguiente discusión se divide en dos situaciones:
1. Colisión elástica
Cuando los extremos de colisión de los dos controles deslizantes están equipados con resortes amortiguadores elásticos, la colisión entre ellos no solo es es la conservación del momento, y es la energía mecánica del sistema, es decir:
(1-2)
Si m2 está estacionario antes de la colisión, es decir, v20 =0, entonces tenemos (1-1) y (1-2) obtenemos:
(1-3)
(1-4)
2. Colisión completamente inelástica
Los extremos de colisión de los deslizadores m1 y m2 están equipados con hebillas. Después de la colisión, los dos controles deslizantes se pegan y se mueven a la misma velocidad V, lo que se convierte en una colisión completamente inelástica. En este proceso se conserva el momento del sistema, pero se conserva la energía mecánica.
Si m2 está estacionario antes de la colisión, es decir, v20=0, y luego sustituye v1=v2=v en la fórmula (1-1), se puede obtener la velocidad después de la colisión: (1 -5).
3. Instrumentos experimentales
Carril guía de colchón de aire, temporizador fotoeléctrico, control deslizante, fuente de aire.
Instrucciones de uso del temporizador fotoeléctrico
1. Lea atentamente este manual con referencia al producto real.
2. Tecla de función: Si la puerta fotoeléctrica está cubierta por una luz antes de presionar la tecla de función, se borrará y se restablecerá la función. La puerta fotoeléctrica es opaca. Presione la tecla de función y el instrumento seleccionará una nueva función. O presione y mantenga presionada la tecla de función para recorrer las teclas de función. Cuando se encienda la luz de función que desea, suelte la tecla. NOTA: Para este experimento se utiliza la función Temporizador 2 (S2). Confirme que la luz de función del temporizador 2 (S2) esté encendida antes del experimento.
Tecla de acceso: Al ejecutar las funciones temporización 1 (S1), temporización 2 (S2) y período (T), el instrumento puede almacenar automáticamente los primeros 20 valores de medición. Presione la tecla de acceso para mostrar el valor almacenado. Cuando se muestra "E×", el mensaje mostrará el valor x almacenado.
Nota: Durante el proceso de visualización del valor almacenado, al presionar la tecla de función se borrará el valor almacenado.
Tecla de cambio: Durante las funciones de sincronización, aceleración y colisión, cuando se presiona la tecla de cambio durante menos de 1 segundo, el valor de medición cambia entre tiempo y velocidad. Mantenga presionada la tecla Mayús durante más de 1 segundo y vuelva a seleccionar el ancho de rejilla que está utilizando: 1,0 cm, 3,0 cm, 5,0 cm, 10,0 cm. Si utiliza la función de velocidad, asegúrese de seleccionar el mismo ancho de barrera de luz que el utilizado en el experimento.
Tecla Electroimán: Pulse esta tecla para cambiar el encendido y apagado del electroimán.
Función del temporizador 2 (S2):
Mide el intervalo de tiempo ⊿t cuando la fotopuerta 1 bloquea la luz dos veces o cuando la fotopuerta 2 bloquea la luz dos veces. Se puede medir de forma continua. El instrumento almacenará automáticamente los primeros 20 datos y presionará la tecla de acceso para verlos.
4. Contenido del experimento
1. Ajuste el instrumento
(1) Instale el instrumento como se muestra en la imagen de arriba.
(2) Encienda la fuente de aire y ajuste el nivel del riel guía del colchón de aire. Método 1: coloque el control deslizante en el riel guía y ajuste los tornillos de anclaje para que el control deslizante descanse en cualquier posición, lo que indica que el riel guía está horizontal. Método 2: dé al control deslizante una cierta velocidad inicial y el control deslizante se moverá bajo la acción; del resorte amortiguador se mueve hacia adelante y hacia atrás sobre el riel guía. Registre el tiempo de bloqueo de luz ⊿t1 y ⊿t2 cuando el control deslizante pasa a través de las dos puertas fotoeléctricas. Ajuste los tornillos de anclaje para que los dos datos se cierren, lo que significa que el control deslizante se mueve a una velocidad básicamente constante y el riel guía se ha conectado. en estado horizontal.
(3) Configure el temporizador en la función Tiempo 2 (S2) y borre el valor almacenado.
2. Experimento de impacto elástico
(1) Anota la masa m2 de los dos deslizadores m1 y el ancho de la rejilla ⊿x (selecciona dos rejillas idénticas). La calidad del control deslizante se puede cambiar aumentando el número de placas de acero. Instale las hojas de resorte en sus extremos opuestos. Coloque uno de los deslizadores m2 entre las dos rejillas cerca de la segunda rejilla y manténgalo quieto. Coloque otro control deslizante m1 en el extremo izquierdo de la puerta fotoeléctrica 1 y empuje suavemente este control deslizante para que choque con el otro control deslizante.
(2) Después de la colisión, presione la tecla de acceso para registrar los intervalos de tiempo de bloqueo de luz ⊿t1 y ⊿t cuando el control deslizante m1 pasa por la fotopuerta 1 y la fotopuerta 2. 1. Registre el intervalo de tiempo de bloqueo de luz ⊿t2 cuando el control deslizante m2 pasa a través de la puerta fotoeléctrica 2. (Es decir, las primeras tres veces registradas por el temporizador. Es importante tener en cuenta que los datos registrados por el temporizador se registran en el orden de bloqueo de la luz. Registre ⊿t1, ⊿t2 y ⊿t en el orden real de bloqueo luz 1).
(3) Borra el valor almacenado en el temporizador. Repite la colisión cinco veces. Luego diseñe el formulario para completar los datos.
3. Colisión completamente inelástica
(1) Anota las masas de los dos deslizadores m1 y m2 (quita el capó de m2). Abrocha las hebillas en sus extremos opuestos. A continuación siguen las operaciones de colisión elástica.
(2) Después de la colisión, presione las teclas numéricas para registrar el tiempo de bloqueo de luz ⊿ t1 cuando el control deslizante m1 pasa a través de la puerta fotoeléctrica 1, y el intervalo de tiempo de bloqueo de luz cuando el control deslizante m1 y el deslizador m2 pasa a través de la puerta fotoeléctrica 2 juntos ⊿t2. (Es decir, los dos primeros tiempos registrados por el cronómetro).
(3) Borra el valor almacenado en el temporizador. Repite la colisión cinco veces. Luego diseñe el formulario para completar los datos.
5. Resultados y análisis
1. Experimento de impacto elástico
Según el intervalo de tiempo medido, calcule la velocidad de los dos controles deslizantes antes y después de la colisión. y luego Calcule los valores teóricos de los dos controles deslizantes de acuerdo con (1-3) (1-4). y comparar.
m1=kg, m2=kg,⊿x=metro.
Tabla 1: (Referencia)
Experimento
Frecuencia
⊿t1
(s)
⊿t? 1
(s)
⊿t2
(s)
v10=
⊿x/⊿ t1
v1=
⊿x/⊿t? 1
v2=
⊿x/⊿t2
v1
Valor teórico
v2
Valor teórico
1
2
Tres
Cuatro
Cinco
2. Colisión completamente inelástica
Según el intervalo de tiempo medido, las velocidades antes y después de la colisión de los dos controles deslizantes se calculan como V1 = V2 = V y v10, y luego el valor teórico de V se calcula como (1-5). y comparar.
m1=kilogramo, m2=kg,⊿x=metro.
Tabla 2: (Referencia)
Experimento
Frecuencia
⊿t1
(s)
⊿t2
(s)
v10=
⊿x/⊿t1
v=
⊿x/⊿t2
v
Valor teórico
1
2
Tres
Cuatro
Cinco
6. p >
1. ¿Por qué se debe nivelar el riel aéreo antes del experimento?
2. En los experimentos, la energía mecánica no se conserva completamente. ¿Cuál es la razón principal?
3. Si se considera la resistencia entre el deslizador y el carril guía, ¿qué medidas se deben tomar para corregir la influencia de esta resistencia?
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