在弹性碰撞实验室答案中确定质量

抽象的

这个实验室的目的是通过分析在弹性碰撞过程中的动量来确定载在低摩擦车上的货物的质量。动量将通过在LoggerPro3.6中记录和分析两辆车弹性碰撞的视频来计算，一辆车载着货物，另一辆车质量已知。

利用初始和最终速度和已知质量的推车，动量方程，m₁v_1我+ M.₂v_2我= M.₁v_{1 f}+ M.₂v_{2 F.}，将用来计算货物的质量。结果将显示找到货物质量的步骤和计算，并将得出质量为1.50公斤。

目的

本实验室的目的是通过在弹性碰撞期间分析其动量来确定货物的质量，该货物在低摩擦车上携带。

假设

在这个实验中，假设货物的质量将大于放在第二辆车上的质量。假设质量为1.500公斤。

实验设计

材料：

1个数码相机1个长轨道

2低摩擦推车2高可见性标记

一组已知质量，一组未知质量

1米棒1台电脑带LoggerPro 3.6

在这个实验中，两个低摩擦推车分开1米。一辆购物车的质量为1.000千克，其他推车有货物。用一些初始速度朝向彼此推动两个推车，并且它们碰撞，并且弹簧压缩导致推车撞击，导致弹性碰撞。

一架数码相机记录下了碰撞过程，两辆手推车上都有摄像头可以看到的标记(图1）。这个实验以不同的已知质量重复了五次。然后，利用计算机程序LoggerPro对视频进行分析，确定Cart a和Cart B的初始和最终速度。

在LoggerPro3.6上打开视频，记录了两辆车在碰撞前后的速度。车上的标记有助于识别车碰撞时的运动。

使用LoggerPro视频分析工具记录初始和最终速度。当大车彼此靠近时，它们的运动通过点击标记被记录下来。碰撞前后的所有点组成了一个图形。

在碰撞前使用图表上的几个点，绘制了一系列最佳拟合，其提供初始速度。在碰撞之后使用图表上的几个点，绘制了一系列最佳拟合，这给出了最终速度。

一旦记录了两个推车的初始速度和最终速度，使用动量方程来确定货物的质量。

使用动量方程，m₁v_1我+ M.₂v_2我= M.₁v_{1 f}+ M.₂v_{2 F.}，重新排列的等式以解决m_1：

米₁v_1我+ M.₂v_2我= M.₁v_{1 f}+ M.₂v_{2 F.}

米₁v_1我- M.₁v_{1 f}= M.₂v_{2 f}- M.₁v_{1 f}

米₁v_1我- M.₁v_{1 f}= M.₂v_{2 f}- M.₁v_{1 f}

米₁（_v1i.- V._{1 f)}= M.₂（V._{2 f}- V._{1 f）}

米₁= [m₂（V._{2 f}- V._{1 f）}] /（_v1i.- V._{1 f)}

人们必须考虑推车的质量以及增加的质量。因此，“X”用于表示货物和“Z”的质量代表被添加到购物车中的质量。推车1的质量为0.497千克，大量的推车2为0.492kg。因此M.₁= x + 0.497 kg和m₂= Z + 0.492千克。目标是解决'x'

X + 0.497 = [z + 0.492 (v_{2 f}- V._{1 f})[范例_1我- V._{1 f}）

x = {[z + 0.492（v_{2 f}- V._{1 f})[范例_1我- V._{1 f})} - 0.497

结果

质量（kg）
集团	1号车(载货)	2号车(无货)
1	0.497 + X.	0.429 + 1.00	= 1.429
2	0.497 + X.	0.429 + 1.20	= 1.529
3.	0.497 + X.	0.429 + 0.50	= 0.929
4	0.497 + X.	0.429 + 1.10	= 1.529
5	0.497 + X.	0.429	= 0.429

表格1：该表显示了在实验期间五种不同组使用的购物车1和推车2的质量。

该实验由五种不同的组成，具有不同的群众'Z'。每组放置在购物车2上的质量，并碰撞推车1和推车2导致弹性碰撞。所有五组记录和分析碰撞。使用LoggerPro记录初始和最终速度。两个推车的速度显示在表2.．

集团	1号车(载货)	2号车(无货)
	初始速度（m / s）	最后的速度(米/秒)	初始速度（m / s）	最后的速度(米/秒)
1	-0.4510	0.2414	0.5828	-0.4775
2	-0.5209.	0.3637	0.3422	-0.5239
3.	-0.4184	-0.1857		-0.4343
4	-0.4802	0.1345	0.4592	-0.4312
5	-0.5321	-0.1885.	0.597	-0.7344

表2：该表显示了使用LoggerPro视频分析程序记录的Cart 1和Cart 2的初、末速度。

使用重新排列的动量方程，解决'x'

x = {[z + 0.492（v_{2 f}- V._{1 f})[范例_1我- V._{1 f})} - 0.497

使用来自组的数据，完成以下计算：

重复相同的计算过程以找到其他四组货物的质量。表3显示了所有五个组的货物的计算质量。

集团	货物质量(公斤)
1	1.79千克
2	1.16公斤
3.	1.35公斤
4	1.81公斤
5	1.41公斤

当为所有五个组计算货物的质量时，将平均达到平均质量。这些值被舍入到三个重要的数字，因为记录的质量有三个重要的数字。

分析

在这个实验中，第一步是消除将导致摩擦的任何因素。避免推车和轨道之间摩擦摩擦的第一步是用纸巾清洁轨道，以去除在道路上的任何灰尘或颗粒。还清洁了车轮以避免摩擦，并尝试具有极少或没有能量损失的弹性碰撞。

车上的弹簧被压了三次，以确保弹簧工作正常，不会被卡住。在记录实际碰撞之前，我们对两辆车进行了碰撞试验，看看是否一切正常。接下来，摄像机被移到一个可以避免失真的地方。

摄像机被放置在距离设置约1.5米的地方。然后相机被放大，这样它就可以聚焦在标记上，避免失真。在LoggerPro中分析视频时，还采取了另一项预防措施。从两边的人放开车开始对车的运动进行分析。在分析视频时，在点击标记时可能会发生错误。数据点可能在一毫米之外，这将改变数据。

不同组的数据可能会有这样的错误，这就是为什么结果是平均的。整个计算过程中没有舍入，以避免舍入错误。如果有一台更好的数码相机，能够更好地变焦和检测标记物，这个实验本可以得到改进。

此外，推车也可以被清洗，以避免任何额外的质量和摩擦。如果赛道长一些，实验可能会更好，因为在碰撞前和碰撞后，有更长的时间让车保持速度。总的来说，第一组在实验过程中采取了许多预防措施来避免错误，但所有组的错误可能会使结果发生很大的变化。

结论

低摩擦车上的货物的质量计算为1.50千克。这是由计算的五组的计算质量的平均值产生。采取平均值以避免一个特定群体的任何误差。这结果是合理的，因为当带有货物的推车1与其他推车2碰撞时，推车2具有更大的速度，这意味着它具有较少的质量。

由于势头必须节约出来，推车2的速度最终更大，因为它具有较少的质量。购物车2没有任何超过1.50公斤的质量，所以每次碰撞都较小。结果与假设完全匹配。

群组的数量的货物的数量几乎与彼此相似的组几乎相同。导致这些不同群众的因素是碰撞期间视频分析和摩擦的错误。