Małgorzata Papierowska

P-14. Zderzenia – zmiana pędu ciała i popęd siły

Cel :  Celem ćwiczenia jest zbadanie zderzenia sprężystego. W czasie doświadczenia zmierzona będzie zmiana pędu wózka i odpowiadający tej zmianie popęd siły.

Pęd jest to iloczyn masy i prędkości ( p=mV ). Pęd jest wielkością wektorową, czyli oprócz wartości ma kierunek i zwrot . Wystarczy że zmienia się jedna z tych cech, aby zmienił się pęd . Zmiana pędu to różnica dwóch wektorów: pędu końcowego i pędu początkowego.

Dp = pk-p0

Ogólna postać drugiej zasady dynamiki mówi że zmiana pędu równa się popędowi siły. Gdy siła jest stała to popęd siły jest iloczynem siły i czasu jej działania.

Dp=F t

Na wykresie F = F (t) popęd siły jest równy polu pod wykresem. Jeżeli siła nie jest stała, to aby obliczyć pole trzeba obliczyć całkę. Wtedy zmiana pędu , równa popędowi siły jest równa tej całce

Dp =  Fdt

                        F    

                                  Ft                         

Siła stała

                                                       t             

                        F

Siła zmienna                              

                                                    t

Potrzebne wyposażenie :

·         Interfejs Science Workshop 500

·         Czujnik ruchu

·         Czujniki siły

·         Wózek

·         Dwa zderzaki sprężynowe

·         Haczyk

·         Ciężarek

TABELA DANYCH

MASA WÓZKA :501g = 0,501 kg

Obliczenia:

DV = V max – V min

Pomiar 1

Sprężyna cienka

DV= 0,425- (-0,386) = 0,811 m/s

Sprężyna gruba

DV=0,416 – (-0,378) = 0,794  m/s

Pomiar 2

Sprężyna cienka

DV = 0,420 – (-0,392) = 0,812 m/s

Sprężyna gruba

DV = 0,397 – (-0,359) = 0,759 m/s

Pomiar 3

Sprężyna cienka

DV = 0,435 – (-0,409) = 0,844 m/s

Sprężyna gruba

DV = 0,420 – (-0,386) = 0,806 m/s

Wnioski

Z doświadczenia wynika ze przyrost pędu siły obliczonej równa się popędowi siły czyli ze wartość przyrostu pędu siły równa się polu znajdującemu się pod wykresem siły od czasu.

Te niewielkie różnice między wielkościami  znajdującymi się w tabeli w rubryce przyrostu pędu i rubryce  całki zmiany pędu wynikają z błędów pomiarowych maszyn użytych w doświadczeniu

Obliczenia:

p = mDV

Pomiar 1

Sprężyna cienka

p= 0,501 0,811 = 0,406 kg m/s

Sprężyna gruba

p= 0,501 0,794 = 0,398 kg m/s

Pomiar 2

Sprężyna cienka

p= 0,501 0,812 = 0,406 kg m/s

Sprężyna gruba

p = 0,501 0,759 = 0,380 kg m/s

Pomiar 3

Sprężyna cienka

p= 0,501 0,844 =0,422 kg m/s

Sprężyna gruba

p = 0,501 0,806 = 0,404 kg m/s