Есептер шығару. Физика, 9 сынып, дидактикалық материал.

Денелердің соқтығысу кезіндегі импульстің сақталу заңын зерделеу

Жұмыстың мақсаты:  денелердің серпімсіз соққысы кезіндегі импульстің сақталу заңының дұрыстығын  тәжірибе жүзінде тексеру.Құрал – жабдықтар: штатив, қалақша, диаметрі 25 мм (3 шт) шарлар, сызғыш, таза ак қағаз.

Қысқаша теория

Импульстің сақталу заңы бойынша денелердің соқтығысқанға дейінгі импулдьсінің векторлық қосындысы  денелердің соқтығысқаннан кейінгі импульсіне тең болады.  Бұл заңның дұрыстығына 1 сурещттегі қондырғымен хшарлардың соқтығысуын тәжірибе арқылы зерттеу арқылы тексеруге болады. Шарға белгілі бір импульс беру ушін горизонталь бөлігі бар қалақша қолданылады. Қалақшадан ұшып шыққан шар столмен соқтығысқанша парабола бойымен қозғалады.  Шар жылдамдығының және оның импульсінің горизонталь оське түсірілген проекциялары  еркін түсу кезінде өзгеріссіз қалады, себебі горизонталь бағытта ісер ететін ешқандай күш жоқ болғандықтан. Бір шардың импульсін анықтап алып, қалақтың шетіне екінші шарды қою арқылы  және бірінші шарды бірінші тәжірибедегідей ектіп тасталады да тәжірибе екі шармен жүргізіледі.  Соқтығысудан кейін екі шар да қалақшадан ұшып кетеді. Импульстің сақталу заңы бойынша соқтығысуға дейінгі  бірінші шардың импульсінің екінші шардың импульсіне  қосындысы  соқтығысудан кейінгі импульстердің қосындысына  тең болу керек: 

(1)

Егер шарлардың соқтығысуы кезінде орталықтандырылған түзу соқтығысу болса және соқтығысудан кейін екі шар да бір түзудің бойымен және бірінші шардың  соқтығысуға дейінгі  бағытында қозғалған болса, онда импульстің сақталу заңының векторлық қосындылары төмендегідей түрде болады: 

(2)(шарлардың түзу орталықтандырылған соқтығысу  дегеніміз - шарлардың жылдамдықтарының векторы соқтығысу кезінде шар центрлерін жалғастыратын сызықтар параллель болатын соқтығысу )

Екінші шардың соқтығысуға дейінгі  жылдамдығы v₀2  нольге тең болғандықтан (2) өрнек жеңіл қорытылады.

 (3)(3) теңдіктің орындалуын тексеру үшін  шар массаларын өлшеу және v01, v1 және  v2 жылдамдықтарын есептеу қажет.  Шардың парабола бойымен қозғалысы кезіндегі жылдамдықтың горизонталь оське түсірген проекциялары өзгермейді. Оны шардың горизонталь бағытта ұшу кезіндегі   ұшу қашықтығы және оның еркін түсу уақыты арқылы табуға болады.

  (4)

Жұмыстың орындалу тәртібі 

1. Таразының көмегімен шарлардың массасын  m₁, және  m₂  өлшеңдер.2. Қалақшаны штативке оның горизонталь орналасқан жазықтығы стол бетінен 20 см биіктікте орналасатындай етіп бекітіңдер  ( 1 сур).  Стол бетіне штатив алдына ақ парақ орналастырыңдар.

3. Массасы үлкен шарды алыңдар да оны қалақшаның жоғарғы бөлігіне орналастырыңдар . шарды жіберіп қалыңдар, және ақ қағаз бетіне түскен белгінің көмегімен ұшу қашықтығын есептеңдер. Тәжірибені 3  рет қайталап ұшу қашықтығының l  орташа мәнін есептеңдер.4.Қалақшаның үстел бетінен биіктігін біле отырып шардың түсу уақытын, содан кейін  оның жылдамдығының v₀₁, және импульсінің   р₀₁ горизонталь бағыттағы проекцияларын анықтаңдар.5. Қалақшаныі екінші ұшына екінші шарды қойыңдар да  бірінші шарды бірінші тәжірибедегідей етіп тастап жіберіңдер. Ақ парақтағы белгілер арқылы шарлардың соқтығысудан кейінгі  горизонталь бағыттағы  ұшу қашықтығын анықтаңдар.  Тәжірибені 3 рет қайталап  l₁¹  бірінші шардың және l₂¹  екінші шардың орташа ұшу қашықтықтарының орташа мәнін есептеңдер (2 сур).6. Алынған ұшу қашықтықтарының мәндерінің көмегімен соқтығысудан кейінгі v₁ және v₂ жылдамдықтарды жәнер₁ и р₂импульстерін табыңдар. Бірінші шардың p₀₁  импульсін p₁+p₂ соқтығысудан кейінгі импульстерінің қосындысымен салыстырыңдар.

7. Қорытынды жасаңдар.

VI. Үй тапсырмасын беру: қайталау