Экспериментальное подтверждение законов сохранения импульса и энергии в механике

«Экспериментальное подтверждение законов сохранения импульса и энергии в механике» Ученик 10 «А» класса Ригачев Илья Сергеевич Научный руководитель - преподаватель Федотова Тамара Николаевна.

Цель работы: 1. Продемонстрировать и экспериментально проверить закон сохранения импульса и закон сохранения энергии.   Задачи:  1. Продемонстрировать справедливость закона сохранения импульса на примере: а) Неупругое соударение тел б) Движение тел с нулевым значением импульса   2. Изучить закон сохранения энергии на примере: а) Упругий удар б) Сохранения механической энергии в поле силе тяжести.

Содержание. 1. Введение 2. Демонстрационные эксперименты законов сохранения импульса и энергии 3. Реактивное движение – практическое применение законом сохранения импульса 4. Заключение

Введение. .

Закон сохранения импульса Неупругое соударение тел

Провожу измерение

Обозначения, принятые в таблице: ∆ - время движения налетающей тележки мимо первого оптоэлектрического датчика; ∆ - время движения тележек мимо второго оптоэлектрического датчика; =l/∆ - скорость налетающей тележки (l- расстояние между флажками); u=l/∆ - скорость тележек после столкновения; , - значения импульса системы до и после столкновения.

Движение тел с нулевым значением импульса

Провожу измерение

Обозначения, принятые в таблице: , - массы тележек ( = = 0.12 кг); ∆ , ∆ - время движения тележек мимо оптоэлектрических датчиков; , - скорость движения тележек после пережигания нити; , - импульсы движущихся тележек; P= + – импульс системы тел после освобождения тележек.

Закон сохранения энергии Упругий удар

Провожу измерение

∆ , ∆ - интервалы времени, регистрируемые компьютерной измерительной системой. = D/∆ - скорость налетавшего шара до столкновения = D/∆ - скорость первоначально покоящегося шара после столкновения T = - кинетическая энергия до столкновения. T´ = - кинетическая энергия после столкновения. ∆T = T´- T - изменение кинетической энергии в результате взаимодействия шаров.

Сохранение механической энергии в поле силы тяжести

Провожу измерение

Обозначения, принятые в таблице: u= l/∆t - скорость квадрата, где l – длина стороны квадрата, а ∆t – измеренный интервал времени. = - средняя скорость = – кинетическая энергия = mgh – потенциальная энергия

Реактивное движение Оборудование Макет ракеты

Обозначим проекцию импульса газов через , через Следовательно, 0 = - ; = Отсюда видно: корпус ракеты получает такой же по модулю импульс, что и вылетевшие из сопла газы. Далее получаем скорость корпуса: =

Формулу, дающую возможность определить массу топлива, необходимого для сообщения ракете заданной скорости, а также найти максимальную скорость ракеты при заданном запасе топлива, получил К.Э. Циолковский. Для случая движения ракеты без учета влияния силы тяжести формула Циолковского имеет вид: / m = / = / Анализ формулы Циолковского приводит к выводу, что расход топлива, необходимого для достижения заданной скорости, определяется скоростью истечения газов относительно ракеты.

Законы движения тел переменной массы были исследованы русскими учеными И.В. Мещерским (1859-1935) и К.Э. Циолковским (1857-1935) и нашли широкое применение в практике расчета движения современных ракет.

Предложение Циолковского, по словам академика С.П. Королева (1907-1966), «открыло дорогу для вылета в космос». Крупнейшим конструктором ракетно – космических систем был академик Сергей Павлович Королев. Под его руководством были осуществлены запуски первых в мире искусственных спутников Земли, Луны и Солнца, первых пилотируемых космических кораблей и первый выход человека из спутника в открытый космос.

В ходе работы было сделано два прибора: Маятник «Максвелла» демонстрирует явление превращения одного вида механической энергии в другой.