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

750. Деревянный летний дом 45 KB
  Дом расположен в Коттеджном поселоке Мартемьяново. Расстояние от МКАД до посёлка около 26 км. Спортивная площадка для игровых видов спорта. На первом этаже располагается входная группа. Отделка стен всех комнатах кроме кухни и с/у. Бескаркасная схема здания с продольными и поперечными несущими стенами.
751. Расчет волоконно-оптической линии передачи между городами Самара - Волгоград 923 KB
  Необходимость строительства ВОЛП между характеризуемыми населёнными пунктами. Расчет числа каналов между городами. Число каналов для телефонной связи между заданными оконечными пунктами. Выбор системы передачи и кабеля. Выбор и характеристика трассы ВОЛП.
752. Безопасность и охрана труда на предприятии 142.5 KB
  История создания, цели и основные направления деятельности. Анализ финансово-экономической деятельности предприятия. Анализ безопасности и охраны труда на предприятии и пути их усовершенствования. Пути совершенствования охраны труда на предприятии.
753. Программная разработка инженерного калькулятора 131.5 KB
  Требования к программе или программному изделию. Инженерный калькулятор с описанием всех этапов разработки проекта, текстом программы, тестовых примеров, руководства пользователя в виде пояснительной записки. Требования к информационной и программной совместимости
754. Расчет аппаратов для очистки промышленных газов 619.5 KB
  Принцип очистки газов под действием инерционных сил заложен в конструкции отстойного газохода. Инерционные пылеуловители характеризуются простотой устройства и компактностью. Расчет эффективности очистки циклонного аппарата.
755. Особенности организации муниципального и социального управления в России 287 KB
  Особенности организации муниципального управления. Отраслевое и территориальное управление социальной сферой. Местное самоуправление и его роль в управлении социальной сферой.
756. Анализ бюджета 103 KB
  Овладеть приемами анализа и оценки бюджетной системы Российской Федерации на примере бюджета оренбургской области за 2009 год. Основную часть доходов бюджета Оренбургской области (более 75%) составляют налоговые доходы.
757. Протиріччя між Росією ти Туреччиною, їх боротьба на Балканах ( перша половина ХІХ ст.) 305 KB
  Балкани, як геополітичний чинник зовнішньої політики Росії і Туреччини на рубежі XVIII – XIX ст. Російсько-турецька війна 1806 – 1812 років. Причини виникнення, хід і наслідки Російсько-турецької війни 1828-1829 років.
758. Микропроцессоры. Статический анализ системы управления ДПТ 135.5 KB
  Статический анализ системы управления ДПТ. Использование микропроцессоров (МП) и микроЭВМ в составе промышленного оборудования. Динамический анализ системы управления ДПТ. Универсальность и гибкость МП, как устройств с программным обеспечением, наряду с высокой надежностью и дешевизной.