אלסטיות ההתנגשות
Download
Report
Transcript אלסטיות ההתנגשות
מעבדה :פיסיקה א 1להנדסת חומרים
מתקף
ותנע
גל גן אור
חלי לוטטי
66509993
039574892
מטרות הניסוי
הכרת מערכת הניסוי :חיישן מרחק ,חיישן כח,
ממשק למחשב ותוכנת ההפעלה.
לבחון את אופי ההתנגשות בקפיץ.
למדוד את הקשר בין מתקף ותנע בהתנגשות
פלסטית.
מבוא תאורטי
תנע – מכפלת מסתו של גוף במהירותו ,מבטא
את נטיית המסה להתמיד בתנועתה.
(1) P m v
חוק שימור התנע:
dP
(2) F
dt
מבוא תאורטי
מתקף -אינטגרל על הכוח כפונקציה של הזמן,
מבטא את סך הכוח הפועל על גוף במשך זמן מסויים.
t2
(3) J F (t ) dt
t1
הקשר בין מתקף לתנע:
t2
t2
) J F (t )dt dP P(t 2 ) P(t1
t1
t1
מבוא תאורטי
התנגשות אלסטית – התנגשות בה מתקיים חוק שימור
האנרגיה (הקינטית) ,לאחריה הגופים נעים במהירות שונה
ובכיוון שונה.
m1v1 m2 v2 m1u1 m2 u 2
התנגשות פלסטית – התנגשות בה לא מתקיים חוק שימור
האנרגיה ,לאחריה הגופים נעים יחד ,באותה המהירות ובאותו
הכיוון.
m1v1 m2v2 m1 m2 u
אלסטיות ההתנגשות – היחס בין המהירות לאחר ההתנגשות
לבין המהירות לפני ההתנגשות קובע את מידת האלסטיות.
תאור המערכת
חלק 1
התנגשות בקפיץ רך
1.1מהלך הניסוי
הרכבת קפיץ רך בראש חיישן הכח.
איפוס חיישן הכח וכיוון חיישן המרחק.
דחיפת עגלה ריקה ממצב מנוחה (*משקלה.)501±0.1 gr :
התחלת המדידה ע"י תכנת DataStudioברגע הדחיפה.
הפסקת המדידה עם חזרת העגלה למיקומה ההתחלתי.
הפקת הגרפים (ע"י תכנת :)DataStudio
מהירות כפונקציה של הזמן.
כוח כפונקציה של הזמן.
כוח כפונקציה של המרחק.
*מסת העגלה נמדדה ע"י מאזני ) Triple Beamדיוק.)±0.1 gr :
1.2תוצאות
מהירות כפונקציה של זמן
1.2תוצאות
כח כפונקציה של זמן
כח כפונקציה של מיקום
עיבוד התוצאות1.3
J P m(u v ) 0.5661N sec
:) שינוי תנע (מתקף מחושב
2
2
2
J
J J
2
2
J
m v u ((u v )m) 2 mv mu
m
v
u
J 0.0049N sec
F kx
k ( slope ) 264 .44 11.7
u
e 0.915
v
N
m
: קבוע הקפיץ
: אלסטיות ההתנגשות
1.4דיון בתוצאות ומסקנות
כל התוצאות רוכזו בטבלה:
משך ההתנגשות )(sec
0.056
כח מקסימלי ()N
8.15
מהירות לפני )(m/sec
0.590±0.005
מהירות אחרי )(m/sec
-0.540±0.008
מתקף
)(N·sec
נמדד
0.56
מחושב
0.566±0.005
קבוע הקפיץ ((N/m
264±10
אלסטיות ההתנגשות
0.915
חוק שימור התנע לא מתקיים במלואו.
קיימת התאמה בין המתקף הנמדד למתקף המחושב (.)99%
ההתנגשות כמעט אלסטית לחלוטין.
חלק 2
התנגשות בקפיץ קשה
2.1מהלך הניסוי
הרכבת קפיץ קשה בראש חיישן הכח.
איפוס חיישן הכח וכיוון חיישן המרחק.
דחיפת עגלה ריקה ממצב מנוחה (*משקלה.)501±0.1 gr :
התחלת המדידה ע"י תכנת DataStudioברגע הדחיפה.
הפסקת המדידה עם חזרת העגלה למיקומה ההתחלתי.
הפקת הגרפים (ע"י תכנת :)DataStudio
מהירות כפונקציה של הזמן.
כוח כפונקציה של הזמן.
כוח כפונקציה של המרחק.
*מסת העגלה נמדדה ע"י מאזני ) Triple Beamדיוק.)±0.1 gr :
2.2תוצאות
מהירות כפונקציה של זמן
2.2תוצאות
כח כפונקציה של זמן
כח כפונקציה של מיקום
עיבוד התוצאות2.3
J P m(u v ) 0.390N sec
:) שינוי תנע (מתקף מחושב
2
2
2
J
J J
2
2
J
m v u ((u v )m) 2 mv mu
m
v
u
J 0.0047N sec
F kx
N
k ( slope ) 840 .34
m
u
e 0.902
v
: קבוע הקפיץ
: אלסטיות ההתנגשות
2.4דיון בתוצאות ומסקנות
כל התוצאות רוכזו בטבלה:
משך ההתנגשות )(sec
0.118
כח מקסימלי ()N
12.54
מהירות לפני )(m/sec
0.410±0.004
מהירות אחרי )(m/sec
-0.370±0.008
מתקף
)(N·sec
נמדד
0.44
מחושב
0.390±0.005
קבוע הקפיץ ((N/m
840
אלסטיות ההתנגשות
0.902
חוק שימור התנע לא מתקיים במלואו.
קיימת התאמה בין המתקף הנמדד למתקף המחושב (.)89%
ההתנגשות כמעט אלסטית לחלוטין.
חלק 3
התנגשות פלסטית
3.1מהלך הניסוי
מיקום עגלה 2 +משקולות (*במשקל כולל של:
)1484.1±0.3grכ 70-ס"מ מחיישן המרחק.
איפוס חיישן הכח וכיוון חיישן המרחק.
דחיפת עגלה ריקה ממצב מנוחה (*משקלה.)501±0.1 gr :
התחלת המדידה ע"י תכנת ה DataStudio-ברגע הדחיפה.
הפסקת המדידה לאחר ההתנגשות ותנועה של שתי
העגלות יחד.
הפקת גרף המהירות כפונקציה של הזמן (ע"י תכנת
.)DataStudio
*מסת העגלות והמשקולות נמדדו ע"י מאזני ) Triple Beamדיוק.)±0.1 gr :
3.2תוצאות
מהירות כפונקציה של זמן
עיבוד התוצאות3.3
m1v
m
u
0.1269
m1 m2
sec
: מהירות לאחר ההתנגשות
2
2
2
u
u
u
u
m1
m2 v
m 1
m 2
v
2
2
2
v m2
v m1
m1
m
m
v
1
2
2
2
m1 m2
m1 m2
m1 m2
m
u 0.0015
sec
u
e 0.22
v
: אלסטיות ההתנגשות
3.4דיון בתוצאות ומסקנות
כל התוצאות רוכזו בטבלה:
מהירות לפני
מהירות אחרי
0.500±0.006 m/sec
נמדדת
0.110±0.005 m/sec
מחושבת
0.127±0.0015 m/sec
אלסטיות ההתנגשות
0.22
חוק שימור התנע לא מתקיים במלואו.
קיימת התאמה בין המהירות הנמדדת למהירות
המחושבת (.)87%
ההתנגשות היא פלסטית.
סיכום ומסקנות כלליות
קפיץ רך
קפיץ קשה
משך ההתנגשות )(sec
0.064
0.118
כח מקסימלי ()N
8.15
12.54
מהירות לפני )(m/sec
0.590±0.005
0.410±0.004
0.500±0.006
-0.540±0.008
-0.370±0.008
0.110±0.005
מהירות
אחרי(m
)/sec
נמדדת
---
0.127±0.0015
מחושבת
נמדד
0.56
0.44
מחושב
0.566±0.005
0.390±0.005
קבוע הקפיץ ((N/m
264±10 N/m
840 N/m
אלסטיות ההתנגשות
0.915
0.902
מתקף
)(N·sec
התנגשות
פלסטית
---0.220
חוק שימור התנע לא מתקיים במלואו.
קבועי הקפיצים ואופי ההתנגשויות תאמו את הצפי.
קיימת התאמה בין הערכים הנמדדים לערכים המחושבים.
תכנת ה DataStudioהיא מדוייקת מאוד (רוב השגיאות .)~1%