Transcript 碰撞 - 普通物理實驗室

A6
朱砡嫻 孫瑋微 蕭格爾
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改進完全彈性碰撞與完全非彈性碰撞實驗，驗證動
量守恆
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實驗原理
前次實驗結果
前次實驗誤差來源
改進方法
實驗結果與討論
結論
參考資料
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系統總動量
𝑛
𝑃=
𝑚𝑖 𝑣𝑖
𝑖=1

牛頓第二定律

𝑑𝑃
𝐹=
𝑑𝑡
若系統不受外力，則動量守恆
實驗裝置
以某一初速度
撞擊
滑體
光電閘Π
光電閘Ι
送風機
B
A
光電計時器
P(kg．m/s)
P‘ (kg．
0.078
0.058
0.244
0.147
0.244
0.152
0.316
0.198
0.158
0.134
0.105
0.105
P‘/P
0.74
26%
0.60
40%
0.62
38%
0.63
37%
0.85
15%
1.00
0%?
誤差
P‘ /P
0.76
0.74
0.72
碰撞前後動量比值 P‘/P
m/s)
0.70
0.68
0.66
0.64
0.62
0.60
0.58
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
碰撞前總動量P (kg． m/s)
0.30
0.35
P(kg．m/s)
P‘ (kg．m/s)
P‘/P
0.073
0.062
0.85
0.087
0.069
0.79
0.111
0.092
0.83
0.087
0.077
0.89
0.069
0.062
0.90
0.90
平均誤差：15%
碰撞前後總動量比值
0.88
0.86
0.84
0.82
0.80
0.78
0.07
0.08
0.09
0.10
碰撞前系統總動量P (kg． m/s)
0.11
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

動量不守恆→外力存在
滑車互相撞擊時非值心對質心→產生力矩→滑車歪
掉→刮到軌道
真正的完全彈性碰撞不會產生聲音

聲音來源→滑車撞擊時的震動→撞擊處改裝彈簧
完全彈性碰撞:
大彈簧
B
A
小彈簧
B
A
魔鬼沾的絨布
完全非彈性碰撞:
A
B
魔鬼沾
實驗流程
裝設彈簧
測量滑車質量
撞擊
測量滑車初速與末速
計算初動量與末動量
更換彈簧
P (kg．m/s)
0.1836
0.2502
0.0688
0.1684
P‘ (kg．m/s)
P‘/P (%)
0.1490
0.1806
0.0694
0.1433
81.15%
72.18%
100.87%
85.19%
誤差(%)
18.85%
27.82%
0.87%
14.81%
105
碰撞前後動量百分比100%‧ P‘/P
100
95
90
85
80
75
70
0.05
0.10
0.15
0.20
碰撞前系統總動量P(kg． m/s)
0.25
P (kg．m/s)
0.1749
0.1209
0.1476
P‘ (kg．m/s)
P‘/P (%)
0.1523
0.1151
0.1333
87.07%
95.20%
90.31%
誤差
12.93%
4.80%
9.69%
96
碰撞前後動量百分比 (%)
94
92
90
88
86
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
碰撞前系統總動量P (kg． m/s)
0.17
0.18
改進前
小彈簧
大彈簧
碰撞前後動量百分比100%‧ P‘/P (%)
100
80
60
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
碰撞前系統總動量P (kg‧ m/s)
0.30
0.35
0.0605
0.0469
0.0396
0.0792
P‘ (kg．m/s)
P‘/P (%)
0.0602
0.0429
0.0383
0.0775
99.50%
91.47%
96.72%
97.85%
誤差
0.50%
8.53%
3.28%
2.15%
平均誤差：3.61%
碰撞前後總動量百分比 100%‧ P‘/P (%)
P (kg．m/s)
100
98
96
94
92
90
0.04
0.05
0.06
0.07
碰撞前系統總動量P (kg． m/s)
0.08
碰撞前後總動量百分比 100%‧ P‘/P (%)
改進前
改進後
100
95
90
85
80
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
碰撞前系統總動量P (kg． m/s)
0.10
0.11

完全彈性碰撞
◦ 與未裝設彈簧相比，裝設彈簧後總動量逸散比例明顯減少
◦ 大彈簧效果較小彈簧好
◦ 低速撞擊較高速撞擊不易發出聲音所以總動量減少較少

完全非彈性碰撞
◦ 使用彈簧取代針與橡皮可獲得更接近理論值的結果
◦ 誤差由15%降為3.61%

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
中興大學普通物理實驗室
http://experiment.phys.nchu.edu.tw/EZphysi
cs/ex_a.htm
Physics for Scientists and Engineers with
Modern Physics-John W. Jewerr, Jr.Raymond A.
Serway
普通化學實驗手冊 第七版 – 國立中興大學化學系
發行