Отчет по лабе. Отчет. Лабораторная работа 5 определение скорости монтажного патрона с помощью баллистического крутильного маятника
 Скачать 129.66 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова Кафедра физики  Дисциплина ________________________ Лабораторная работа № 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ МОНТАЖНОГО ПАТРОНА С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО КРУТИЛЬНОГО МАЯТНИКА
Санкт-Петербург 20___ г. Цель работы – изучить законы сохранения энергии и момента импульса на примере баллистического крутильного маятника. Прибора и принадлежности: баллистический крутильный маятник, пусковое пружинное устройство и комплект монтажных патронов, блок секундомера. Описание и принцип работы экспериментальной установки Общий вид установки и лицевой панели секундомера показан на рисунке 1.  Рисунок 1 – Установка Основание 1 оснащено регулируемыми ножками 2, позволяющими выровнять прибор. В основании закреплена колонка 3, на которой закреплены верхний 4, нижний 5 и средний 6 кронштейны. К среднему кронштейну прикреплено стреляющее устройство 7, а также прозрачный экран с нанесенной на него угловой шкалой 8 и фотоэлектрический датчик 9. Кронштейны 4 и 5 имеют зажимы для крепления стальной проволоки 10, на которой подвешен маятник, состоящий из двух мисочек, наполненный пластилином 11, двух перемещаемых грузов 12, двух стержней 13, водилки 14. Рабочие формулы: Период колебания маятника:  , (1)где I – момент инерции маятника относительно оси Z k – коэффициент крутильной жесткости проволоки  , где l – длина однородной проволоки, R – радиус круглого сечения, G – модуль сдвига материала проволоки.  где  – момент кручения проволоки, - угол поворота маятника. (2) – потенциальная энергия упругодеформированной проволоки при кручении.Учитывая пренебрежительно малую величину момента сил трения при движении крутильного маятника, можно говорить о законе сохранения механической энергии, т.е. при колебании маятника кинетическая энергия вращательного движения системы превращается в потенциальную энергию (2) упругодеформированной проволоки при кручении:  , (3)Где  - момент инерции маятника вместе с попавшим в него патроном (согласно теореме Штейнера), где – момент инерции собственно маятника относительно вертикальной оси,m – масса патрона, r – расстояние от оси вращения до точки удара патрона,  - угловая скорость маятника.При определении угловой скорости воспользуемся законом сохранения момента импульса:  при mr2 <    (4)Если подвижные грузы максимально удалить друг от друга, то по теореме Штейнера момент инерции маятника  , (5)а его период колебаний  Если грузы разместить вплотную, то  (6) где I0 – момент инерции маятника, когда центр тяжести грузов совпадает с осью вращения маятника, I1 – момент инерции маятника, когда грузы находятся на расстоянии r1, I2 – момент инерции маятника, когда грузы находятся на расстоянии r2, M – масса груза, r1 – расстояние от оси вращения до центра масс груза в первом положении, r2 – расстояние от оси вращения до центра масс груза во втором положении. Вычитая (6) из (5), получаем  С учетом  , исключая из последнего выражения I2: (7)Подставляя (7) в (4), получаем скорость монтажного патрона  где  - максимальный угол отклонения, когда оба груза расположены на расстоянии r1 (рад).Расчеты  В таблице 1 сведены результаты измерений
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
