Nr. Ćwiczenia: 4	Temat: Sprawdzanie zasady zachowania pędu.
Kierunek: Mechatronika	Imię i Nazwisko:
Data wykonania: 23.10.2012r.	Rok: I rok

1. Wiadomości wstępne

Niezwykle przydatną w fizyce okazała się wielkość fizyczna zwana pędem.

Pędem nazywamy wektorową wielkość fizyczną, która jest równa iloczynowi masy i prędkości poruszającego się ciała.

Prześledzimy, w jaki sposób wielkość ta wiąże się z drugą zasadą dynamiki.

Jak pamiętamy

ale

Możemy napisać

,

Skąd:

.

Siła jest wielkością fizyczną równa stosunkowi zmiany pędu do czasu, w którym ta zmiana nastąpiła.

Jedną z najważniejszych prawidłowości fizyki jest zasada zachowania pędu. Brzmi ona następująco:

W układach odosobnionych, tzn. takich, na które nie działają żadne siły zewnętrzne, pęd całkowity układu, będący sumą wektorową pędów poszczególnych ciał układu, jest wielkością stałą.

Zasada zachowania pędu pozwala rozwiązać problem tzw. zdarzeń niesprężystych, w trakcie których dwa zderzające się ciała zlepiają się ze sobą. Sprawdzając zasadę zachowania pędu ograniczmy się do dwu ciał poruszających się po prostej, którą w doświadczeniu zastępuje „tor powietrzny” pozwalający przemieszczać się ciałom bez tarcia. Tor powietrzny

jest rurą, w której „od góry” nawiercono setki otworów. Jeżeli do rury będziemy pompować powietrze, umieszczona na niej nakładka unosi się tuż nad torem, nie dotykając rury. Jej ruch odbywa się praktycznie bez tarcia.

2. Przebieg eksperymentu

W połowie wypoziomowanego toru pokazanego na poniższym rysunku umieszczamy nakładki,

na których zamocowane są magnesy w ten sposób mogły by się odpychać. Oba magnesy związane są nitką, którą przepalamy. W chwili przepalania nitki włączamy stopery mierząc czasy (t₁, t₂) potrzebne, aby nakładki przebyły jednakowe drogi(s).Pierwszy pomiar przeprowadzamy dla nieobciążonych nakładek, których masy m_o są równe i wynoszą 500g.Wyniki notujemy w tabeli.

Nr	s [j]	t1	t2	v1=	v2=	p1	p2	p1- p2
1	0,64	6,28	6,24	0,102	0,103	0,051	0,051	0
2	0,64	6,27	6,25	0,102	0,102	0,051	0,051	0
3	0,64	6,37	6,35	0,100	0,101	0,05	0,0505	-0,0005
4	0,64	6,42	6,44	0,0997	0,099	0,05	0,0495	0,0005
5	0,64	6,45	6,50	0,0992	0,098	0,05	0,049	0,001

Drugą serię pomiarów dokonujemy dla dwu nakładek, których masy spełniają relację:

m₁ = m₀ m₂ = 2m₀

Nr	s[j]	t1	t2	v1=	v2=	p1	p2	p1- p2
1	0,64	3,31	6,38	0,193	0,100	0,0965	0,05	0,0465
2	0,64	3,41	6,13	0,188	0,104	0,094	0,052	0,042
3	0,64	4,01	6,87	0,160	0,093	0,08	0,046	0,034
4	0,64	4,26	6,94	0,150	0,092	0,075	0,046	0,029
5	0,64	4,71	7,22	0,136	0,089	0,068	0,044	0,024

Występująca w ostatniej rubryce różnica pędów (p₁- p₂) wynika z faktu, że pęd jest wielkością wektorową, co musimy uwzględnić w przypadku ciał poruszających się w przeciwnym kierunku. Ponieważ przed przepaleniem nitki pęd układu był równy zero, tym samym pęd układu po przepaleniu nitki

p = p₁- p₂

zgodnie z zasadą zachowania pędu, powinien być bliski zeru.

3. Dyskusja błędów

W przypadku, kiedy dokonujemy pięciu niezależnych pomiarów, błąd możemy policzyć jako średni błąd kwadratowy. Wyznaczamy go dla końcowej wartości pędu (p₁- p₂)

Wynik podajemy w postaci: