定轴转动刚体的碰撞动力学实验研究

发布时间：2021-06-26 05:45

　　通过理论分析了钢球水平撞击细杆瞬间细杆的受力及该系统动量和角动量的变化情况,并设计实验进行验证。实验中,利用PASCO数字化实验采集装置测得碰撞前后各时刻的钢球位置和细杆的角位置,得到系统的动量和角动量变化情况;同时利用力传感器测量了不同碰撞点情况下转轴对细杆施加的约束力分力,以此为基础,解释了系统动量的变化规律。实验结果与理论分析相吻合。 

【文章来源】：实验室科学. 2019,22(02)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

与N随d的变化关系曲线

表4转轴约束力的水平分力N的测量数据表d(cm)η2=Δp/p0N(N)21．0029%8．929．0012%3．739．002．5%0．247．305．2%－1．756．208．5%－2．7从表4可知，N的大小随着碰撞点d的不同发生明显的变化，且其变化规律与η2相同。为了更直观地看到N随d的变化关系，以d=21．00cm处的理论值作为参考，对N测量值进行归一化处理，得到图5。从图5中可知，N的实际测量曲线的变化趋势与理论趋势相吻合。图5N随d的变化关系曲线3结语本文研究钢球和细杆组成的系统在碰撞过程中的动力学过程。从理论上研究了在碰撞过程中钢球和细杆之间的冲击力F和转轴对细杆施加的水平约束力N随d的变化规律，分析了系统动量及角动量在碰撞前后的变化情况。实验上通过数字化实验采集系统追踪钢球和细杆的位置，求得碰撞前后的角动量和动量，证明在任意碰撞点系统角动量守恒，而只有碰撞点在打击中心处系统在水平方向的动量才守恒;通过力传感器测量碰撞过程中N的大小，可得其变化规律与理论分析结果相吻合，即N的大小随d的变化先减后增，当碰撞点位于打击中心处，N趋于零。利用数字化实验采集系统进行实验测量，操作简单，实验结果直观明了。对刚体转轴处受力情况的研究具有一定的实用价值，在实际生活中具有借鉴意义。参考文献(Ｒeferences):［1］李可．定轴转动刚体的固有属性［J］．山东教育学院学报，2010，25(2):90－92．［2］孙克恕．关于刚体定轴转动定律与角动量［J］．安庆师范学院学报(自然科学版)，1995(2):98．［3］郭长立，李三庆

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3250747