Ütközés vizsgálata érmék nem centrális ütközése alapján
Eszközök:
- 1 db ötvenforintos érme
- 1 db ötforintos érme
- 2 db sablon az érmék középpontjának megjelöléséhez
- 1 db rövid egyenes vonalzó
- 1 db hosszú egyenes vonalzó
- 1 db háromszögvonalzó
- 1 db körző
- 2 db A3 mérőlap előkészítve
- rajzlaprögzítő gyurmaragasztó
A mérés menete:
Az ütközést jellemző szög legyen $45^\circ $, vagyis a második érme sebességvektorának egyenese a két érme középpontját összekötő egyenessel ekkora szöget zárjon be. Az ábra és a mérőlap segít az elrendezés összeállításában.
A megindított érme sebességét változtathatod. Az érmék ütközés előtti és megállás utáni helyzetét a mérőlapon meg tudod jelölni. Az érme irányításában segítenek a vonalzók. Rögzítheted ezeket gyurmaragasztóval! A távolságokat a hosszú vonalzó segítségével mérheted. A sablonok segítenek az érmék középpontjának megjelölésében. Tervezd meg a mérés kiértékelését!
A csúszási súrlódási együtthatót egyenlőnek vehetjük mindkét fajta érménél.
Felhasználhatod a következő ötletet:
Ha
$$\mathrm{M}\textbf v=\mathrm{m}\textbf v_1+\mathrm{M}\textbf v_2$$
akkor
$$\textbf v=\mathrm{\displaystyle \frac{m}{M}}\textbf v_1+\textbf v_2$$
(Ezek vektoregyenletek!) Nevezzük a továbbiakban a tömegaránnyal szorzott sebességet módosított sebességnek.
1. Igazold, hogy az érme ütközés utáni induló sebessége arányos a megállásig megtett út négyzetgyökével! (Ezt felhasználhatod igazolás nélkül is, majd bizonyíthatod a mérés elvégzése után.)
2.
a) Az ötvenforintost ütköztesd az álló ötforintosnak! Jelöld meg az érmék helyzetét az ütközés pillanatában és az érmék megállás utáni véghelyzetét!
b) Mérd meg az érmék elmozdulását! Szükséged lesz az érkező érme mozgási irányára is!
c) Határozd meg általad szabadon választott egységben az ütközés utáni sebességeket!
d) Mérd meg az ütközés utáni sebességek szögét!
e) Szerkeszd meg a mért információk alapján az ötforintos módosított sebességét! Határozd meg az ötforintos és az ötvenforintos tömegének arányát!
f) Szerkeszd meg a tömegközéppont sebességét és a testek ütközés előtti és ütközés utáni sebességét, módosított sebességét a tömegközépponti rendszerben!
g) Határozd meg a sebességek ismeretében az ütközési számot és az energiahányadost! (Távozó érmék összes energiája osztva az érkező érme energiája.)
3. Hogyan igazolja a mérés a súrlódási együtthatóra vonatkozó feltevésünk helyességét?
(Kiss Miklós, Gyöngyös)