Шарлардын серпiмдi серпiмсiз соктыfысуы. Импульстын сакталу заны

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті

[pic 1]

Ә. Бүркітбаев атындағы Өнеркәсіптік инженерия институты

Инженериялық физика кафедрасы

№3 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

ШАРЛАРДЫҢ СЕРПІМДІ ЖӘНЕ СЕРПІМСІЗ СОҚТЫҒЫСУЫ.

ИМПУЛЬСТЫҢ САҚТАЛУ ЗАҢЫ.

[pic 2]

Зертханалық сабаққа арналған әдістемелік нұсқау

Алматы 2018

ШАРЛАРДЫҢ СЕРПІМДІ ЖӘНЕ СЕРПІМСІЗ СОҚТЫҒЫСУЫ. ИМПУЛЬСТЫҢ САҚТАЛУ ЗАҢЫ

Жұмыстың мақсаты: импульстің сақталу заңын тексеру, шарлардың тура орталық соққысы үшін энергия шығынының шамасын және қалпына келтіру коэффициентін анықтау.

Қажетті жабдықтар: жалпақ жақтау, шарларды ілу құрылғысы,                              болат шарлар жиынтығы, транспортир, электромагниттік тоқтатқыш, микросекундомер.

1. ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

Өте аз уақыт аралығында олардың қозғалыс күйін өзгертуге алып келетін, жанасатын денелердің өзара әсерлесуін соққы деп атайды. Соққы техникада дене пішінін өзгерту үшін (темір соғу, штамптау) немесе кедергісі үлкен ортада денелерді қозғалту үшін  (шегелерді, қадаларды қағу т.б.) қолданылады.

        Соққы кезінде өзара әрекеттесу күші туындайды, ол Ньютонның екінші заңына сәйкес, өзара әрекеттесетін денелердің әрбірінің импульсының өзгерісіне алып келеді:

[pic 3]=[pic 4],                                                (1)

мұндағы[pic 5] – дене массасы; [pic 6] - дене импульсының векторы.

        Егер де [pic 7] - соққының орташа күші, ал[pic 8] - соққы уақыты болса, онда импульс өзгерісін келесі түрде көрсетуге болады:

[pic 9].                                        (2)

        Соққы уақыты секундтың мыңдық және миллиондық үлесін құрауы мүмкін. Денелердің осындай қысқамерзімді өзара әрекеттесу кезінде соншалықты үлкен мөлшердегі күштер пайда болатындықтан, барлық басқа күштердің әсерін ескермеуге болады және де өзара әрекеттесетін денелер жүйесін тұйық (немесе оқшауланған) жүйе деп есептеуге болады. Осындай тұйық жүйеде импульстың және энергияның сақталу заңдары орындалады:

[pic 10],                                        (3)

[pic 11],                                (4)

мұндағы[pic 12]және[pic 13]- [pic 14]-дененің сәйкес кинетикалық және потенциалдық энергиясы.

        Соққы абсолют серпімсіз және абсолют серпімді болып бөлінеді. Серпімсіз соқтығыс кезінде жүйенің кинетикалық энергиясы толығымен немесе бір бөлігі ішкі энергияға айналады, себебі денелер соқтығысқанда әр түрлі процестер жүреді (пластикалық деформация, үйкеліс, т.б.); соққыдан кейін соқтығысатын денелер бірігіп қозғалады (бірге, бірдей жылдамдықпен). Осындай соққы үшін сақталу заңдары мынадай түрге ие:

[pic 15],                                        (5)

[pic 16],                                (6)

мұндағы [pic 17] және [pic 18] – соқтығысатын денелер массалары; [pic 19] және [pic 20] - шарлардың бастапқы жылдамдықтары; [pic 21]- шарлардың соқтығыстан кейінгі жылдамдығы, [pic 22]- жылуға айналған механикалық энергия мөлшері.

        (5)-тен, шарлардың соқтығыстан кейінгі жылдамдығын анықтайтын өрнекті аламыз:

[pic 23][pic 24].                                        (7)

        Абсолют серпімді соққы кезінде денелердің механикалық энергиясы, энергияның механикалық емес басқа түрлеріне өтпейді. Осы соққы түрі үшін сақталу заңдарының түрлері: