Ελαστικές και μη ελαστικές κρούσεις Αρχή διατήρησης της ορμής ΑΣΚΗΣΗ 8 Ελαστικές και μη ελαστικές κρούσεις Αρχή διατήρησης της ορμής Σκοπός είναι η πειραματική επαλήθευση της Αρχής Διατήρησης της ορμής σε ελαστική και μη ελαστική κρούση. Επιπλέον θα υπολογίσεις το ποσοστό της αρχικής ενέργειας που μετατρέπεται σε θερμότητα κατά τις παραπάνω κρούσεις. Βασικές σχέσεις που θα χρησιμοποιήσεις: p=mV και K=½mV2 Οι ταχύτητες πριν και μετά την κρούση θα βρεθούν με τη βοήθεια του Data Studio 1 p = mV ___ K=      mV2 2

Φωτογραφία της Διάταξης Η/Υ- Data Studio Τράπεζα κίνησης Αμαξίδιο 1 Aμαξίδιο 2 Aισθητήρας κίνησης 1 Αισθητήρας κίνησης 2

Το πείραμα Ανοίγω το αρχείο του Data Studio που αντιστοιχεί στην άσκηση 8. Το magos_8

Το πείραμα Στην οθόνη, βλέπω τους άξονες της γραφικής παράστασης της ταχύτητας (velosity) σε σχέση με το χρόνο.

Το πείραμα Στην πλαστική κρούση τοποθετούμε τα αμαξίδια από τη μεριά της επιφάνειας κριτς – κρατς.

Το πείραμα Πατάμε το Start στην οθόνη και μετά σπρώχνουμε το ελαφρύ αμαξίδιο προς το ακίνητο αμαξίδιο. Όταν φτάσουν στο τέλος της τράπεζας , πατάμε το  Stop.

Το πείραμα Στην οθόνη βλέπω, τις γραφικές παραστάσεις των ταχυτήτων και των δύο αμαξιδίων

Μετρήσεις ταχυτήτων Φτιάχνω τις γραφικές παραστάσεις να φαίνονται καλύτερα μετακινώντας τους άξονες και αλλάζοντας τις κλίμακες.

Μετρήσεις ταχυτήτων Επιλέγω το Smart Tool και το μετακινώ  στη γραφική του αμαξιδίου 1 στο σημείο που αρχίζει η κρούση. Διαβάζω την V1αρχ = 0,45 m/s. Όμοια διαβάζω την V1τελ = 0,15 m/s.

Μετρήσεις ταχυτήτων Μετακινώ  τώρα το Smart Tool στη γραφική του αμαξιδίου 2 στο σημείο που τελειώνει η κρούση. Διαβάζω τη V2τελ = -0,15 m/s. Παρατήρηση. Η V1τελ και η V2τελ είναι ίδιες αφού έχω πλαστική κρούση. Απλώς η V2τελ εμφανίζεται αρνητική επειδή το αμαξίδιο πλησιάζει στον αισθητήρα.

Μετρήσεις των μαζών m1 και m2 των αμαξιδίων  Ζυγίζουμε τα αμαξίδια,        m1 = 255,37 g = 255,3710-3 kg και m2 = 515,97 g = 515,9710-3 kg

Μετρήσεις - αποτελέσματα Βρήκαμε τις μάζες των αμαξιδίων:  m1 = 255,37 g = 255,3710-3 kg ,    m2 = 515,97 g = 515,9710-3 kg Βρήκαμε επίσης τα μέτρα των ταχυτήτων πριν την κρούση V1αρχ= 0,45 m/s            V2αρχ = 0 m/s καθώς και τα μέτρα των ταχυτήτων μετά την κρούση V1τελ= 0,15 m/s            V2τελ = 0,15 m/s =0 Άρα το μέτρο της αρχικής ορμής είναι Pαρχ = m1V1αρχ + m2V2αρχ = 255,37 g 10-3 kg0,45 m/s = 0,115 kgm/s Το μέτρο της τελικής ορμή είναι Pτελ  = m1V1τελ + m2V2τελ =255,37 g10-3 kg0,15 m/s + 515,97 g10-3kg0,15 m/s= 0,116 kgm/s Με Pαρχ = 0,115 kgm/s  και Pτελ = 0,116 kgm/s μπορούμε να ισχυριστούμε ότι ισχύει η αρχή διατήρηση της ορμής.

Μετρήσεις - αποτελέσματα  Η αρχική κινητική ενέργεια  Καρχ του συστήματος, είναι: m1 = 255,3710-3 kg m2 = 515,9710-3 kg V1αρχ= 0,45 m/s V2αρχ = 0 m/s V1τελ= 0,15 m/s      V2τελ = 0,15 m/s =0  1  Καρχ = m1(V1αρχ)2 +       m2(V2αρχ)2=  1  2 2  1  255,3710-3 kg(0,45 m/s)2=0,0259 J 2  Η τελική κινητική ενέργεια  Κτελ του συστήματος, είναι:   Κτελ=  1  m1(V1τελ)2 +       m2(V2τελ)2=  1  2 2  1  1  255,3710-3 kg(0,15 m/s)2+      515,9710-3 kg(0,15 m/s)2=0,0087 J  2 2

Μετρήσεις - αποτελέσματα Από την Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας, έχω:  Καρχ = Κτελ +Q Άρα τo ποσό Q της αρχικής ενέργειας που άλλαξε μορφή, είναι: Q =  Καρχ - Κτελ =0,0259 J - 0,0087 J = 0,0172 J   Καρχ = 0,0259 J      Κτελ = 0,0087 J  To ποσοστό Χ της αρχικής ενέργειας που άλλαξε μορφή, είναι: _________ ¦Kαρχ- Kτελ ¦ ______________ ¦0,0259-0,0087¦ Χ = ×100 = ×100= 66 % Kαρχ 0,0259 Αντίστοιχα δουλεύω και για την ελαστική κρούση