маятник. 1. 6. Баллистический маятник. Лабораторная работа 1. 6
 Скачать 189.43 Kb.
|
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ПУЛИ С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА»Лабораторная работа №1.6. Цель работы: изучение законов сохранения энергии и момента импульса на модели баллистического маятника, определение скорости полёта пули с помощью баллистического маятника. Оборудование: баллистический маятник, пружинная пушка, миллиметровая шкала отсчета, набор снарядов (пуль), штангенциркуль. Описание установки и методика измерения Баллистический маятник состоит из цилиндра, частично заполненного вязким веществом (воск, парафин, пластилин) и подвешенного на длинных легких нитях (рис. 12.1). В маятник стреляют из «пушки» так, чтобы скорость снаряда была направлена горизонтально вдоль оси по прямой, проходящей через центр тяжести и перпендикулярной к его оси вращения. Снаряд массой m застревает в слое пластилина, и система «снаряд-маятник» приходит в движение. Это типичный пример неупругого удара. К замкнутой системе «снаряд-маятник» можно применить закон сохранения момента импульса, согласно которому  , (12.1)  Рис.6.1 где  скорость пули до удара; I и  момент инерции маятника относительно оси вращения и его начальная угловая скорость;  расстояние от центра тяжести маятника до точки его подвеса, приблизительно равно длине нитей подвеса.  Рис.1 В уравнении (12.1) левая часть дает выражение момента импульса снаряда относительно оси вращения в начале удара, правая – момента импульса маятника вместе c застрявшим в нем снарядом, также относительно оси вращения, после окончания удара. После удара, движение маятника подчиняется закону сохранения механической энергии:  , (12.2)где  масса цилиндра;  величина поднятия центра тяжести после удара. В этом уравнении левая часть дает выражение кинетической энергии в первый момент времени по окончании удара, правая часть дает выражение потенциальной энергии системы в момент достижения наибольшего отклонения. Величину можно определить из измерений отклонения маятника от положения равновесия. Из рисунка видно, что , (12.3) где  угол отклонения маятника от положения равновесия. Подставив (12.3) в (12.2), получим  . (12.4)Из уравнения (12.1), принимая во внимание уравнение (6.4), выразим скорость пули:  . (12.5) Так как размеры маятника малы по сравнению с длиной нити подвеса, то данный маятник можно рассматривать как математический. Полагая  , получим . (12.6) Для малых углов можно считать  . В свою очередь, угол можно определить из условия  , где  смещение стрелки; расстояние от острия стрелки до точки подвеса. Из рис. 4.1 видно, что , (12.7)где длина нити подвеса;  диаметр цилиндра;  длина острия стрелки.Учитывая вышеизложенное, получим окончательную формулу для определения скорости полета пули  . (12.8) Порядок выполнения работы 1. Измерьте диаметр цилиндра Dи длину стрелки а. Рассчитайте расстояние от точки подвеса до конца стрелки по формуле: . Запишите в табл. 12.1 все известные постоянные для данной установки величины. Таблица 12.1. Постоянные величины
2. Установить шкалу параллельно оси цилиндра. Расположить «пушку» так, чтобы ее ствол располагался горизонтально и находился на продолжении оси цилиндра. 3. Выполнить по пять выстрелов каждой пулей и значения максимального смещения стрелки от положения равновесия записать в табл.12.2. 4. Вычислить по формуле (12.8) среднее значение скорости каждой пули по среднему значению смещения стрелки из положения равновесия и результаты занести в табл. 12.2. Таблица 12.2. Результаты измерений и вычислений
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
