Piotr Wajs
SGGW - TRIL
GRUPA 4
SPRAWOZDANIE
wiczenie P14.Zderzenia-zmiana pdu ciaa i popdu siy.
Wstp
Celem wiczenia jest zbadanie zderzenia sprystego . W czasie dowiadczenia zmierzona
bdzie zmiana pdu wózka i odpowiadajcy tej zmianie cakowity popd siy . wiczenie
wykonane jest w pracowni wspóczesnych pomiarów (sala komputerowa). Postaram si teraz
okreli rónice jaka nastpia w zderzeniu z grub i cienk spryn . Oprócz tego ocenie
zostanie poddany ruch ciaa przed i po zderzeniu .
W swej pracy posuguje si graficzn metod opisu zjawisk do tego bdzie mi potsze-
bny komputer z naszej pracowni , który na wykresach przedstawiajcych zalenoci siy
i prdkoci od czasu wykreli wyniki pomiarów . Do wykonania wiczenia niezbdny bdzie
INTERFEJS SCIENCE WORKSHOP 500 do wykrelenia pomiarów .Po przygotowaniu kom-
putera przystpujemy do wykonywania naszego wiczenia na pocztku puszczamy wózek
o masie m=500g z odlegoci 40 cm od czujnika siy , do którego przykrcona jest na razie
cienka spryna . W chwili puszczania wózek nie wywiera adnej siy na spryn .Dopie-
ro w momcie zetknicia z uderzeniem zderzakowym a wic w chwili zerowej sia wywo-
ujca zmian ruch wzrasta . W miar ciskania spryny sia ta wzrasta by w chwili za-
trzymania (spoczynku) wózek osigno warto maksymaln F=3,5 N i znowu male do
wartoci zerowej .Gdy ciao uderza w przeszkod sia dziaajca na ciao ulega zmianie
w czasie trwania zderzenia . A wic aby obliczy cakowity popd siy musimy skorzysta
i korzystamy ze wzoru: p= "Fdt [N"S]
p=0,29562 [N"S]
p=Pk-Po
=mv-(mv)
=0,3[kg"m\s]
Liczc zmian pdu korzystamy ze wzoru : p=pk - po p = pk - po = mv - (-mv)=mv+mv~ 0,3kg m/s
W przypadku pozostaych pomiarów dokonanych na sprynie cienkiej wyniki nie odbie-
gaj od pozostaych pomiarów . Nieco inaczej przebiega sytuacja z grubsz spryn .
Tak jak to byo ze spryn cienk na pocztku wózek nie wywiera adnej siy na
spryn grub umieszczon w odlegoci 40cm od czujnika siy. Dopiero w momcie
zetkncia sia gwatownie wzrasta i mamy doczynienia z jednym silnym zdeeniem
o wartoci 13N lub dwóch mniejszych o cznej wartoci 8N (odczytane z wykresu).
takie róne winiki wiadcz równie o tym , e wózek za kadym razem niewiadomie
by puszczany z inn prdkoci i si.
Z powyszego rozwaania, a przedewszystkim z II-ej zasady dynamiki wiemy , e zmia-
na pdu jest równa popdowi siy .Minimalne rónice spowodowane s podawaniem przybli-
onej wartoci np. v ~ 0,3.
Liczc cakowity popd siy korzystamy ze wzoru : p = " Fdt [N"s]
=0,4415 [N"s]
=0,17 [N"s]
=0,29 [N"s]
Natomiast zmiana pdu to : p = pk- po = mv + mv [kg"m/s]
=0,506 [kg"m/s]
=0,15 [kg"m/s]
=0,3 [kg"m/s]
Podsumowujc: wózek zderzajc si z cienk spryn o mniejszej rednicy ,powie-
rzchni uderza i momentalnie odskakiwa powodujc , e sia z jak uderza on o spryn bya
mniejsza ni w przypadku grubej spryny , silniejszej.
Puszczona z odlegoci 40cm od czujnika siy pocztkowo poruszay si ruchem jednostajnie
przyspieszonym , a do momtu zetknicia si ze spryn osigajc w chwili cinicia
warto max. . Po ciniciu nastpowao odbicie od spryny prdko i pd ulegay zmia-
nie i wtedy ciao zaczyna s ju porusza ruchem jednostajnie opónionym przyjmujc wartoci
ujemne i min. przeciwne co do wartoci max.
Wnioski kocowe: Jlociowe pomiary popdów si i powodowanych przez nie zmian
pdów prowadz do wniosku , e wartoci tych dwóch wielkoci s sobie równe .
Grubsza spryna dokonuje wieksze zmiany ruchu w krótszym czasie ni spryna cien-
sza . Bez wzldu na rodzaj spryny ciao porusza si ruchem jednostajnie przyspieszo-
nym, a po zderzeniu ruchem jednostajnie opónionym. Wprzypadku cienkiej spreyny wyni-
ki trzech kolejnych pomiarów prdkoci s prawie identyczne 9 róznice s nie wielkie i wyni
kaj z tego i my nie jestemy w stanie 3 razy z jednakow si puci wózek ).
Prdko min. w przypadku spryny cienkiej w przyblieniu wynosi -0.3 natomiast max
w przyblieniu wynosi 0.33.Inaczej dzieje si w przypadku spryny grubej . Prdko w trzech
kolejnych osiga rone od siebie wyniki: min. -0,48 , -0.15 , -0,31 ,i max 0,52 0,17, 0,33.
Wartoc min. i max poszczeólnych pomiarów rózni si midzy sob nieznacznie , przyjmu-
jac przeciwne wartoci (0,3, -0,3).
Nr.pomiaru |
|
Vmin [m/s] |
Vmax [m/s] |
p [kg"m/s] |
"FoH [N"S] |
1. |
cienka |
-0,324 |
0,348 |
0,3 |
0,29 |
2. |
gruba |
-0,487 |
0,526 |
0,5 |
0,44 |
3. |
cienka |
-0,316 |
0,328 |
0,3 |
0,31 |
4. |
gruba |
-0,155 |
0,1745 |
0,15 |
0,17 |
5. |
cienka |
-0,319 |
0,3545 |
0,3 |
0,31 |
6. |
gruba |
-0,31 |
0,333 |
0,3 |
0,29 |