Формула Герца
8/10Оборудование: два стальных шарика; тонкая медная проволока без изоляции; бумажный транспортир; три деревянные линейки; конденсатор известной емкости \(C = 20\) мкФ; резистор с известным сопротивлением \(R = 68\) Ом; батарейка; две кнопки; соединительные провода; мультиметр в режиме вольтметра с внутренним сопротивлением \(R_V = 1{,}0\) МОм, последовательно соединенный с резистором сопротивлением \(r_V\) (номинальное значение написано на рабочем месте); шесть клеммных колодок; отвертка; два провода с зажимами «крокодил»; скотч.
Подвесьте шарики на бифиллярных подвесах (рис. 12). Исследуйте, как зависит время соударения \(\tau\) двух одинаковых стальных шариков от их относительной скорости \(v\), предполагая, что оно удовлетворяет зависимости \(\tau = Bv^\alpha\). Определите показатель степени \(\alpha\). По полученным данным определите время соударения \(\tau_1\) при относительной скорости \(v_1 = 10\) м/с. Проведите измерения для не менее чем семи различных относительных скоростей шариков. Погрешность измерения времени для каждого значения скорости не должна превышать \(20\%\).

Указание. Если незаряженный конденсатор большой емкости заряжается в течение небольшого промежутка времени и напряжение на нем достаточно мало, так что ток зарядки \(I_C\) практически не меняется, то справедливо соотношение \[I_C = \dfrac{dq_C}{dt} \approx \dfrac{\Delta q_C}{\Delta t} = \dfrac{q_C}{t}.\]
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВключите шарики как ключ в цепь «батарейка — резистор — конденсатор»: конденсатор заряжается только пока шарики касаются, и напряжение на нём пропорционально времени соударения. Скорость шариков в момент удара найдите по углу отклонения подвеса; показатель \(\alpha\) — по наклону графика в логарифмическом масштабе.
Похожие задачи
- Шар, конденсатор и два резистора МОШ 1990/91, 11 кл.
- Частица в заряжающемся конденсаторе МОШ 1996/97, 10 кл.
- Заряд через микроамперметр ВсОШ 1999/00, 11 кл.
- Счётчик Гейгера «Туймаада» 2002/03, 11 кл.
- Источник с защитой и конденсатор МОШ 2012/13, 11 кл.
- Быстрое сближение обкладок в цепи с резистором Курчатов 2013/14, 10 кл.