Khảo sát va chạm giữa hai đĩa quay | Bài thí nghiệm số 7A môn thí nghiệm vật lý 1 Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh
Câu hỏi kiểm tra; Đối tượng khảo sát trong thí nghiệm này là những vật nào? Bằng cách nào các vật có thể va chạm và trao đổi momen động lượng? Đại lượng nào được đo trong bài thí nghiệm? Trả lời: A: Đối tượng khảo sát trong thí nghiệm là hai đĩa quay có cùng trục quay, mỗi đĩa có thể quay độc lập không ảnh hưởng đến đĩa còn lại. Đĩa trên là 1, đĩa dưới là 2. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Thí nghiệm vật lý 1 (PHYS111202)
Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Thông tin:
Tác giả:
Thông tin :
Môn:
Thí nghiệm vật lý 1 (PHYS111202)
Trường:
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
Bài thí nghiệm 7A:
Khảo sát va chạm giữa hai đĩa quay A - CHUẨN BỊ
1. Câu hỏi kiểm tra
Đối tượng khảo sát trong thí nghiệm này là những vật nào?
Bằng cách nào các vật có thể va chạm và trao đổi momen động lượng?
Đại lượng nào được đo trong bài thí nghiệm? Trả lời
- A: Đối tượng khảo sát trong thí nghiệm là hai đĩa quay có cùng trục quay, mỗi
đĩa có thể quay độc lập không ảnh hưởng đến đĩa còn lại. Đĩa trên là 1, đĩa dưới là 2.
- B: Bằng cách gắn thêm một “mấu va chạm” ở rìa mỗi đĩa sao cho khi quay các
đĩa không còn được tự do mà ảnh hưởng lẫn nhau. Từ đó có thể gây va chạm và
trao đổi momen động lượng.
- C: Trong thí nghiệm, các đại lượng được đo là:
- Vận tốc góc đĩa 1 và 2, trước (ω1,ω ) và sau khi va chạm (ω 2 1’, ω2’)
2. Hình ảnh bố trí dụng cụ thí nghiệm.
3. Trình bày sơ lược các bước lấy số liệu.
Bước 1: Đầu tiên cần lấy thông tin về cấu trúc của mỗi đĩa cay từ giáo viên,
thêm bớt đĩa kim loại theo đúng yệu cầu đã cho. Đặt cảm biến E và F theo đúng
trường hợp. Chiều dương ước tính là chiều ngược kim đồng hồ.
Bước 2: Khởi động phần mềm bổ trợ và khai báo cổng đầu vào cho cảm biến.
- Cài đặt phần khai báo cần đo tương ứng với vận tốc góc của mỗi đíax trước và sau va chạm
- Nhấp chuột vào biến số w1 để tùy chọn và thiết lập các tham số sau:
- Range: phạm vi cần đo chọn 5 rad/s
- Radius: chọn bán kính đĩa quay là 0.1m
- Flag: chiều rộng của cờ hiệu, cũng là quãng đường mà đĩa sẽ quét qua
tia hồng ngoại của cảm biến, thiết lập 17.5mm.
Bước 3: Khảo sát va chạm bằng cách thiết lập đĩa quay, thiết bị đo theo từng
trường hợp. Đo và ghi lại kết quả theo yêu cầu.
- Lưu ý: mỗi đĩa sau va chạm chỉ được quét cờ hiệu của nó qua đúng 1
cảm biến E hoặc F. Nếu một đĩa nào đó chuẩn bị quét qua cảm biến thứ
2, cần ngăn nó lại bằng tay
- Dựa vào hướng dẫn ở từng trường hợp, đo và ghi lại kết quả theo yêu cầu.
B - XỬ LÝ SỐ LIỆU-TRÌNH BÀY KẾT QUẢ.
1. Mục đích của bài thí nghiệm:
Nghiệm lại định luật bảo toàn Momen động lượng trong chuyển động quay của
hệ cô lập. Bên cạnh đó, ta cũng kiểm tra lại phép bảo toàn cơ năng trong va
chạm đàn hồi của sự quay. 2. Bảng số liệu
Trường hợp 1: cả hai đĩa cùng lao đến về phía nhau (1 E F 2) I I ω ω ω ' ω ' ω ' ω ' 1 2 1 2 1 2 1<¿¿ 2< 1,1x 1,1x -1.621 -1.700 -1.503 1.322 -1.700 -1.62
Trường hợp 2: đĩa 1 đứng yên còn đĩa 2 lao đến va chạm (E 1 F 2) I I ω ω ω ' ω ' ω ' ω ' 1 2 1 2 1 2 1<¿¿ 2<¿¿ 1,1x 1,1x 0 -1.479 -1.380 1.107 -1.479 0
Trường hợp 3: đĩa 2 đứng yên còn đĩa 1 lao đến va chạm (1 E 2 F) I I ω ω ω ' ω ' ω ' ω ' 1 2 1 2 1 2 1<¿¿ 2<¿¿ 1,1x 1,1x 2.283 0 -1.980 2.091 0 2.283
Trường hợp 4: cả hai đĩa bị ép vào nhau bằng tay rồi buông ra (E 1 2 F) I I ω ω ω ' ω ' 1 2 1 2 1 2 1,1x 1,1x 0 0 -0,771 1,016
3. Nhận xét và kết luận
Va chạm đàn hồi. Khi va chạm, động năng dần chuyển sang thế năng của biến
dạng trên hai mấu va chạm, rồi chuyển ngược lại thành động năng khi hai mấu xô đẩy nhau ra
Dù trường hợp nào đi nữa, mặc cho cơ năng có bảo toàn hay không, tổng mô-men
động lượng trước và sau va chạm vẫn không thay đổi: I ω + I ω = I ω' + I ω' 1 1 2 2 1 1 2 2
Ta có thể tính toán trạng thái của hệ sau va chạm nhờ vận dụng những tính chất ấy.
1. Nguyên lý bảo toàn momen động lượng: Lý thuyết dự đoán rằng tổng momen
động lượng của hệ thống trước và sau va chạm sẽ không thay đổi, miễn là
không có lực ngoại tác động. Trong thực nghiệm, có thể đo lường momen động
lượng của các đĩa trước và sau va chạm để so sánh với dự đoán lý thuyết.
2. Bảo toàn năng lượng: Nếu không có mất năng lượng nào do ma sát hoặc các
lực khác, năng lượng của hệ thống cũng được bảo toàn trong va chạm. Thực
nghiệm có thể đo lường năng lượng trước và sau va chạm để kiểm tra sự chính xác của nguyên tắc này.
3. Chuyển động góc và tốc độ góc sau va chạm: Lý thuyết cung cấp các phương
trình để tính toán chuyển động góc của các vật sau va chạm. Thực nghiệm có
thể đo lường tốc độ góc của các đĩa để so sánh với kết quả dự đoán.
=> Bằng cách so sánh kết quả thực nghiệm với dự đoán lý thuyết, chúng ta có thể
đánh giá mức độ chính xác của các lý thuyết vật lý và hiểu rõ hơn về các tương tác và
quy luật trong các hệ thống động học.