ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
4
можность измерять зависимость силы от времени. Для этого установка снабже-
на датчиком силы, основным элементом которого служит дифференциальный
трансформатор. Данный датчик имеет линейную характеристику в диапазоне
сил от –10 Н до +20 Н, быстродействие ~1 мс и позволяет измерять как посто-
янные, так и изменяющиеся со временем силы.
Демонстрационные эксперименты проводятся следующим образо м. Да тчик
силы устанавливается на противополо жно м от пускателя конце горизонтальной
скамьи с воздушной подушкой. На шток датчика накручивается специальная на-
садка с отв ерстием, в которо м при необходимости мо ж ет крепиться съемный бу-
фер, выполненный в виде кольцев ой пр ужины. Двигающаяся по скамье тележка в
зависимости от условий эксперимента снабжается либо таким же буфером, либо
специальным соединительным стержнем, ко торый мож ет застревать в о тверстии,
сделанном в насадке датчика. В начале эксперимента пускатель толкает тележку.
За тем при помощи «световых воро т», сто ящих вблизи датчик а силы, из меряется
скорость тележки v
1
перед ударом о датчик . После эт ого во время удара при помо-
щи датчика силы измеряется зависимость F(t) силы, действующей на тележку со
стороны датчика, от времени. Наконец, если тележка отскочила от датчика, то
при помощи «световых ворот» вновь измеряется скорость тележки v
2
после удара
о да тчик. После эт ого, зная массу m тележки, можно расс чита ть в еличину из мене-
ния ее импульса ∆p = m(v
2
- v
1
). Далее, по полученной зависимости F(t) можно
рассчита ть величину импульса силы
∫
=
dttFI
F
)(
. Затем, сравнивая величины
∆p и I
F
с учетом ошибок их определения, можно сделать выводы о соб людении
в торого закона Ньютона для процесса соударения тележки с да тчиком силы.
Для проведения экспериментов с использованием описанного оборудова-
ния разработана специальная компьютерная программа, работающая в опера-
ционной системе MS DOS (использование этой системы позволяет существен-
но повысить точность измерения интервалов времени). Программа позволяет
калибровать датчик силы, задавать необходимые для измерений параметры ус-
тановки, проводить пробный пуск тележки для настройки установки, осуще-
ствлять демонстрационный эксперимент, обрабатывать и представлять его ре-
зультаты, а также выбирать вид отображаемой на мониторе зависимости – либо
силы от времени, либо скорости от времени. При отображении ре зультатов всех
экспериментов указывается погрешность измерения вс ех физических величин.
1.2. Проверка вт орого закона Ньютона
при «абсолютно упругом» соударении тел
Для постановки этого эксперимента тележка и датчик снабжаются двумя
кольцевыми пружинными бу ферами, ориентированными во взаимно перпенди-
кулярных плоскостях. При этом, как показывает опыт, потери механической энер-
гии при ст олкновении тележки с да тчиком минимальны, что позволяет по лучить
почти что абсолютно упругий удар. Вначале тележк е сообщается некоторая ско-
рость, и она, двигаясь по направлению к да тчику, про ходит через «световые в оро-
можность измерять зависимость силы от времени. Для этого установка снабже-
на датчиком силы, основным элементом которого служит дифференциальный
трансформатор. Данный датчик имеет линейную характеристику в диапазоне
сил от –10 Н до +20 Н, быстродействие ~1 мс и позволяет измерять как посто-
янные, так и изменяющиеся со временем силы.
Демонстрационные эксперименты проводятся следующим образом. Датчик
силы устанавливается на противоположном от пускателя конце горизонтальной
скамьи с воздушной подушкой. На шток датчика накручивается специальная на-
садка с отверстием, в котором при необходимости может крепиться съемный бу-
фер, выполненный в виде кольцевой пружины. Двигающаяся по скамье тележка в
зависимости от условий эксперимента снабжается либо таким же буфером, либо
специальным соединительным стержнем, который может застревать в отверстии,
сделанном в насадке датчика. В начале эксперимента пускатель толкает тележку.
Затем при помощи «световых ворот», стоящих вблизи датчика силы, измеряется
скорость тележки v1 перед ударом о датчик. После этого во время удара при помо-
щи датчика силы измеряется зависимость F(t) силы, действующей на тележку со
стороны датчика, от времени. Наконец, если тележка отскочила от датчика, то
при помощи «световых ворот» вновь измеряется скорость тележки v2 после удара
о датчик. После этого, зная массу m тележки, можно рассчитать величину измене-
ния ее импульса ∆p = m(v2 - v1). Далее, по полученной зависимости F(t) можно
рассчитать величину импульса силы I F = ∫ F (t )dt. Затем, сравнивая величины
∆p и IF с учетом ошибок их определения, можно сделать выводы о соблюдении
второго закона Ньютона для процесса соударения тележки с датчиком силы.
Для проведения экспериментов с использованием описанного оборудова-
ния разработана специальная компьютерная программа, работающая в опера-
ционной системе MS DOS (использование этой системы позволяет существен-
но повысить точность измерения интервалов времени). Программа позволяет
калибровать датчик силы, задавать необходимые для измерений параметры ус-
тановки, проводить пробный пуск тележки для настройки установки, осуще-
ствлять демонстрационный эксперимент, обрабатывать и представлять его ре-
зультаты, а также выбирать вид отображаемой на мониторе зависимости – либо
силы от времени, либо скорости от времени. При отображении результатов всех
экспериментов указывается погрешность измерения всех физических величин.
1.2. Проверка второго закона Ньютона
при «абсолютно упругом» соударении тел
Для постановки этого эксперимента тележка и датчик снабжаются двумя
кольцевыми пружинными буферами, ориентированными во взаимно перпенди-
кулярных плоскостях. При этом, как показывает опыт, потери механической энер-
гии при столкновении тележки с датчиком минимальны, что позволяет получить
почти что абсолютно упругий удар. Вначале тележке сообщается некоторая ско-
рость, и она, двигаясь по направлению к датчику, проходит через «световые воро-
4
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- …
- следующая ›
- последняя »
