非完全弹性碰撞能量损耗及恢复系数的实验探究EXPERIMENTAL STUDY ON ENERGY LOSS AND RESTITUTION COEFFICIENT OF INCOMPLETE ELASTIC COLLISION
王恒通,高健智
摘要(Abstract):
碰撞是物体(或粒子)间极短时间相互作用的物理现象。生活中,“碰撞现象”十分普遍并且伴随能量损耗。为了响应“停课不停学”,探索物理实验教学不依赖实验室条件的新模式,本文引导学生利用智能手机传感器和计算机设备设计实验,对非完全弹性碰撞过程中小球的能量损耗和恢复系数进行探究。实验表明,能量损失率会随着小球初始下落高度的而增加,而在同一初始高度下,能量损失率则随着碰撞次数的增加而减小。恢复系数随着小球初始下落高度的增加而减小,但在同一初始高度下,恢复系数随着碰撞次数的增加而增加。另外,进一步引导学生从理论分析和实验探究两方面讨论空气阻力对本实验的影响。
关键词(KeyWords): 碰撞;能量损耗;恢复系数;智能手机
基金项目(Foundation): 陕西师范大学实验教学改革项目(16SY16)
作者(Author): 王恒通,高健智
参考文献(References):
- [1] 鞠碧玉,秦建敏,王桂萱.高架桥在地震作用下的碰撞反应研究[J].大连大学学报,2017,38(6):38-41.JU B Y,QIN J M,WANG G X.Study on collision response of viaduct under earthquake[J].Journal of Dalian University,2017,38(6):38-41.(in Chinese)
- [2] 周又和.离散单元法的颗粒接触模型(即软球正碰撞模型)的研究进展[C].颗粒材料计算力学研究进展,2012.
- [3] 吴俊林.基础物理实验[M].北京:科学出版社,2010.
- [4] 周雨青,叶兆宁,吴宗汉.球类运动中空气阻力的计算和分析[J].物理与工程,2002,12(1):55-59.ZHOU Y Q,YE Z N,WU Z H.Calculation and analysis of air resistance in ball games[J].Physics and Engineering,2002,12(1):55-59.(in Chinese)
- [5] 史振宇,丁益民,张余梦,等.利用Tracker研究气垫导轨上弹簧振子运动[J].物理与工程,2018,05:78-81.SHI Z Y,DING Y M,ZHANG Y M,et al.Using tracker to study the mechanical motion of spring oscillator on the air cushion guide[J].Physics and Engineering,2018,05:78-81.(in Chinese)
- [6] 范颖玺,陈东生,王莹.利用Tracker软件实现动量守恒定律的验证[J].大学物理实验,2020,01:96-99.FAN Y X,CHEN D S,WANG Y.Verification of conservation law of momentum by using tracker software[J].College Physics Experiment,2020,01 :96-99.(in Chinese)