<<< ВСЕ МАТЕРИАЛЫ

Виртуальный эксперимент. 9 класс. Закон сохранения импульса. Вариант для дистантного обучения 9-9-imp.

Задание

Используйте стол для биллиарда, чтобы исследовать простые столкновения при центральном ударе и более сложные столкновения при нецентральном ударе. Поэкспериментируйте с количеством шаров, массами и начальными условиями. Измените упругость и посмотрите, как изменяется полный импульс и кинетическая энергия во время столкновений.

Примерные вопросы

Ход работы

1. Во вкладке "Introduction" переведите слайдер "Темп." в крайнее правое положение, а слайдер упругости "Elasticify" установите на 100%, из опций справа вверху выберите только "Вектора скоростей".Нажмите кнопку "Больше данных", тогда вы сможете получать "живые данные" о движении шаров.
2. Нажмите кнопку "Пуск" и наблюдайте центральный удар шаров. Следите внимательно за их скоростями и импульсами до и после столкновения.
3. Запишите в тетрадь название работы и первый заголовок: "Центральный упругий удар.". Верните шары на исходную кнопкой "В начало". Чтобы разглядеть детали столкновения, будем двигаться по шагам. Запишите в тетрадь массы шаров из таблицы, проекции их скорости (velocity) и импульс (momentum). Кликайте кнопку "Шаг" до тех пор, пока шары не столкнутся. Их импульсы в этот момент сменят свои значения. Запишите величины проекций скоростей и импульсов в тетрадь. Найдите алгебраическую сумму импульсы шаров до столкновения и такую же сумму после столкновения. К какому выводу вы пришли? Запишите его в тетрадь.
4. По скоростям определите кинетическую энергию каждого шара до и после столкновения. Сложите их попарно, чтобы получить сумму энергий шаров до столкновения и сумму энергий шаров после столкновения. Сравните эти суммы. Что можно сказать? Свой вывод запишите в тетрадь.
5. Проверьте ваши выводы, изменив как угодно массы шаров и начальную скорость (стрелочку скорости красного шара можно изменять мышкой). Если всё правильно, двигайтесь дальше.
6. Слайдер упругости "Elasticify" переведите в положение 0%. Кликните "Пуск" и наблюдайте неупругое столкновение шаров. Что изменилось, почему, ведь как будто шары те же? В тетради сделайте заголовок "Центральный неупругий удар".
7. Повторите опыты п.п. 3 и 4. Запишите выводы о неупругом ударе в тетрадь. Хорошенько запомните разницу в поведении законов сохранения в одном и в другом случае. Почему энергия при неупругом ударе не сохраняется? Куда девается часть энергии шаров? Ответы запишите в тетрадь.
8. Если вам интересно, можно заняться нецентральным ударом, для этого перейдите в анимации на вкладку "Advanced". Из опций выберите"Больше данных", "На плоскости" и "Вектора скоростей". Потаскайте мышкой носики векторов скоростей так, чтобы при пуске шары столкнулись, но не центрально. Нажмите кнопку "Пуск", наблюдайте нецентральный упругий удар шаров.
9. Сделайте в тетради заголовок "Нецентральный упругий удар шаров". Верните шары на исходную. Запишите в тетрадь массы шаров, величины проекций скоростей и импульсов шаров на оси Х и Y до столкновения, кнопкой "Шаг" двигайте шары всё ближе друг к другу.
10. Сразу после удара шаров зафиксируйте в тетради проекции скоростей и импульсов шаров после столкновения. Сложите проекции импульсов шаров на ось Х до столкновения и проекции после столкновения, также поступите с проекциями импульсов на ось Y. Сделайте сравнение полученных сумм. Какой вывод можно сделать? Выполняется ли закон сохранения импульса для проекций импульсов при нецентральном упругом ударе? Запишите выводы в тетрадь.
11. По известным проекциям импульсов найдите на листе в клеточку вектор суммы импуьсов шаров до столкновения и такую же сумму после столкновения. Что можно сказать сравнив эти два вектора? А для самих векторов выполняется ли закон сохранения энергии? Вывод запишите в тетрадь.
12. Включите опцию "Kinetic Energy.". Наблюдайте за величиной энергии шаров до и после столкновения. Какой вывод можно сделать? Запишите его в тетрадь.