Здавалка
Главная | Обратная связь

Пули с помощью баллистического маятника



Цель: определить начальную скорость пули, используя законы сохранения для неупругого соударения пули и маятника.

Оборудование: установка со шкалой, набор пуль.

Описание установки. Баллистический маятник представляет собой подвешенный на длинном стержне цилиндр, частично наполненный пластилином (рис. 1).Вблизи маятника закреплен неподвижно пружинный пистолет, из которого стреляют в маятник пулями различных масс. Пуля входит в пластилин маятника, сообщая ему некоторую скорость в горизонтальном направлении. Смещение маятника фиксируется по шкале прибора.

Применим законы сохранения импульса и энергии для системы пуля – маятник.

Закон сохранения импульса:

 

. (1)

 

Закон сохранения энергии связывает характеристики системы в начальном и конечном положениях. В начальном состоянии, сразу после удара, пуля и маятник имеют скорость . В конечном состоянии маятник и пуля покоятся, и центр масс системы поднят на высоту относительно начального положения.

 

, (2)

 

где – масса пули, – масса маятника, – скорость системы после удара, – высота подъема системы после удара.

Из уравнений (1) и (2) следует:

 

. (3)

 

Определим по рис. 1:

 

, (4)

где – расстояние от центра тяжести маятника до точки подвеса, - угол отклонения от положения равновесия.

При малых углах отклонения , а , где – горизонтальное смещение системы.

Решая систему уравнений (1), (3), (4), получим:

 

. (5)

 

Порядок выполнения

 

1. Взвесьте пули.

2. Убедитесь, что выстрел будет центральным, произведите его и отметьте по шкале отклонение маятника.

3. Произведите измерение смещений маятника при попадании в него пуль различных масс (для каждой пули измерения повторите 5 раз).

4. Рассчитайте скорость каждой пули по формуле (5) для среднего значения S.

5. Оцените погрешность измерения скорости пули.

 

Контрольные вопросы

 

1. При каких условиях для системы тел выполняется закон сохранения импульса, механической энергии, полной энергии? Как эти законы читаются?

2. На пулю после выстрела действует внешняя сила – сила тяжести, На маятник с пулей действуют внешние силы – сила тяжести, сила реакции опоры в оси и сила трения в оси маятника. Таким образом, очевидно, что система не является замкнутой. Объясните, на каком основании вы используете законы сохранения импульса и энергии?

3. Выведите рабочую формулу (5).

4. Выведите рабочую формулу (5) на основании закона сохранения момента импульса. Какие при этом делаются допущения?

5. Что называется ударом?

6. Какой удар называется неупругим?

7. Почему можно полагать, что пули разной массы имеют после выстрела одинаковую энергию? При каком условии это утверждение верно? Сравните кинетические энергии разных пуль.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.