12095

Определение скорости полета пули методом баллистического маятника

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №118. Определение скорости полета пули методом баллистического маятника. Краткая теория Баллистическим маятником называется массивное тело подвешенное на двух длинных параллельных нитях. При попадании пули в такой маятник нити обеспечиваю...

Русский

2013-04-24

62 KB

84 чел.

Лабораторная работа №1-18.

Определение скорости полета пули методом баллистического маятника.

Краткая теория

Баллистическим маятником называется массивное тело, подвешенное на двух длинных параллельных нитях. При попадании пули в такой маятник нити обеспечивают поступательное (без вращения) отклонение маятника от положения равновесия.

Примем за систему два тела – маятник и пулю. Рассмотрим три состояния такой системы (см. рис.    ).

1) Маятник массы  M  неподвижен в положении равновесия. Пуля массы  m  подлетает к маятнику горизонтально со скоростью  .

2)  Пуля попала в маятник и в результате абсолютно неупругого взаимодействия застряла в нем. Маятник с застрявшей пулей получил некоторую скорость  .

3)  Маятник с застрявшей пулей отклонился на максимальный угол  α.  Его скорость в этот момент равна нулю.

Состояния  1  и  2  можно связать законом сохранения импульса. Строго говоря, рассматриваемая система в момент взаимодействия не является замкнутой, так как на нее действуют внешние силы тяжести и упругости, причем сумма этих сил не равна нулю, что обеспечивает движение маятника по дуге окружности с некоторым нормальным ускорением. Однако, как известно, и для незамкнутой системы сохраняется сумма проекций импульсов тел на ту координатную ось, на которую внешние силы имеют нулевые проекции. В нашем случае такой осью является горизонтальная ось  Х, направленная вдоль первоначальной скорости пули. Тогда получим            .     Учитывая, что у нас  vx = v,    ux = u, имеем

                                                                                                (1)

Теперь свяжем между собой состояния  2  и  3.  Так как на систему в этом случае действуют только консервативные силы тяжести и реакции (упругости) нитей, то полная механическая энергия системы должна сохраняться. Проведем нулевой уровень потенциальной энергии через центр масс системы в ее нижнем положении. Тогда закон сохранения энергии запишется следующим образом

                                                                              (2)

После сокращений выразим величину  u.

                                                                                                          (3)

Высоту подъема маятника с застрявшей пулей легко выразить через угол отклонения маятника  α  (см. рис.  ).

                       (4)

Подставив  (4)  в  (3), получим

                                 (5)

И наконец, подставляя  (5)  в  (1), выражаем скорость полета пули  v.

                                                                   (6)

Таким  образом,  зная  массу  маятника  M,  массу  пули  m,  длину  нитей  подвеса  l,  и  измеряя опытным путем максимальный угол  α  отклонения баллистического маятника после попадания пули, можно по формуле  (6)  рассчитать скорость полета пули.


Ход работы.

  1.  Задайте массу маятника и пули и обратите внимание на длину подвеса маятника.
  2.  Моделирование движения пули и маятника производится при нажатии кнопок «Огонь» и «Зарядить». Проведите пять экспериментов с выбранными параметрами. Данные эксперимента будут занесены в таблицу.
  3.  Нажмите кнопку «Отчет» и перепишите или распечатайте полученные результаты.
  4.  Для окончания работы закройте все окна и выйдите из программы.

Обработка результатов.

  1.  Найдите среднее значение угла отклонения баллистического маятника  в градусах.
  2.  Определите абсолютную погрешность величины  по правилам обработки результатов прямых измерений.
  3.  Рассчитайте скорость полета пули по формуле (6).
  4.  Найдите погрешности величины по правилам обработки результатов косвенных воспроизводимых измерений (погрешностями в определении всех величин, кроме , можно пренебречь).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42454. РЕГУЛЯЦИЯ РАБОТЫ СЕРДЦА 36.08 KB
  Регуляторные механизмы, обеспечивающие приспособительные (адаптационные) изменения деятельности сердца. Интракардиальная регуляция работы сердца. Экстракардиальная регуляция работы сердца.
42455. WORD. Создание сортовой оборотной ведомости 114 KB
  Оформить заголовок текста задания с помощью программы Wordrt Ввести текст оформив заголовки в тексте стилями Заголовок 1 Заголовок 2. Оформить первый абзац текста буквицей см. справочную систему Документ разбить на две страницы с указанием нумерации страниц Поместить в текст произвольный рисунок выполненный с помощью приложения Pint.
42456. Исследование типовых звеньев 300 KB
  Yt=kxt Ws=k Рисунок Безынерционное звено k=5 коэффициент усиления Рисунок 1. Отклики на единичный скачек Рисунок 1.3 Отклики на единичный импульс Рисунок 1.4 Частотные характеристики Рисунок 1.
42457. Изучение равноускоренного движения 81 KB
  Цель работы: изучение динамики поступательного движения связанной системы тел с учетом силы трения; оценка силы трения как источника систематической погрешности при определении ускорения свободного падения на лабораторной установке. Ускорение свободного падения g можно найти с помощью простого опыта: бросить тело с известной высоты h и измерить время падения t я затем из формулы h=gt2 2 вычислить g. Основная задача которая стоит перед экспериментатором при определении ускорения свободного падения g описываемым методом состоит в выборе...
42458. Изучение электроизмерительных приборов 189.5 KB
  Производят электроизмерительными приборами. Механическое усилие развиваемое механизмом электроизмерительного прибора отклоняет стрелку на угол пропорциональный измеряемой величине вращает диск счётчика или перемещает перо самописца по бумажной ленте фиксируя результаты измерения. Результаты измерений в них индуцируются в виде светящихся цифр на табло прибора. Градуировку и поверку рабочих приборов производят по образцовым приборам.
42459. Adobe Photoshop. Редактирование изображений: слои, лассо, выделение 1.61 MB
  С помощью инструмента Lsso Лассо необходимо выделить гриф гитары. Обведите гриф как указано на рисунке: Скопируем гриф для этого воспользуемся буфером обмена. Нашли второй гриф Как его перемещать Для этого использовать инструмент Move Перемещение. При активном втором слое Lyer 1 схватите и перемещайте гриф: В буфере обмена еще находится наш гриф вставьте его оттуда.
42461. Мосты постоянного тока и комбинированные приборы 73 KB
  Краткие теоретические сведения Мостовые методы измерения параметров электрических цепей широко применяются в измерительной технике. Одинарные мосты как правило применяются для измерения относительно больших сопротивлений двойные − для измерения малых сопротивлений. Мост Уитстона представляет собой прибор применяемый для измерения сопротивления постоянному току сравнительным методом.
42462. ПОТЕНЦІАЛЬНА ДІАГРАМА ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА 1.43 MB
  Виконати дослідження нерозгалуженого електричного кола; виконати дослідження розгалуженого електричного кола зіставити результати експериментальних та теоретичних досліджень зробити висновок відносно відповідності їх законам Ома і Кірхгофа; 3 побудувати потенціальні діаграми для одного і того ж контура у двох випадках струм в елементах контура однаковий струми в елементах контура різні. Як формулюється закон Ома для вітки електричного кола...