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

81 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

33563. Возникновение российского государства и первые этапы его эволюции 24.82 KB
  Основные теории возникновения государства. теологическая древнейшие представления о происхождении государства связывались с Божественной волей. происхождение государства основывали на законах природы рассматривая государственную структуру как живой организм: Берк Спенсер и др.
33564. Формирование русского централизованного государства и его развитие в 15-17 вв 84.5 KB
  Присоединение территорий способы: с помощью военной силы; экономическое подчинение; династический; новый порядок передачи власти – от отца к старшему сыну; единая система управления решения принимаются центральными органами власти в Москве; опора на православную церковь; появление общегосударственной национальной идеи: идея о едином великом российском государстве; появление единой финансовой системы сбор дани трасформируется в сбор налогов; отсутствие внутренних торговых таможенных барьеров; единая внешняя политика;...
33565. Государственное управление в России в период абсолютизма 41.5 KB
  Реформы государственного управления в начале XIX в. Реформы просвещения Реформы Петра I произвели коренные изменения во всей системе государственного управления в России затронули все уровни власти и все стороны государственной жизни. В первую очередь изменения затронули роль и место главы государства в системе управления. Систему государственного управления созданную при Петре I можно охарактеризовать как абсолютизм.
33566. Государственное управление в Российской империи в конце XIX века – начале XX века 53.5 KB
  Государственная Дума 1906-1917 гг. Гор Дума Гор управу которую возглавлял городской глава. Государственная Дума 1906-1917 гг. Государственная Дума созывалась по решению царя.
33567. Государственное управление в РСФСР и СССР 57 KB
  Государственное управление в РСФСР и СССР Конституция РСФСР 1918 года формирование высших органов власти. Образование СССР распределение полномочий между СССР и союзными республиками. Становление государственного управления в первые годы советской власти образование СССР. Образование СССР.
33568. Новейшая история государственного управления в России 65.5 KB
  Конституция Российской Федерации принята 12 декабря 1993 г. В Российской Федерации охраняются труд и здоровье людей устанавливается гарантированный минимальный размер оплаты труда обеспечивается государственная поддержка семьи материнства отцовства и детства инвалидов и пожилых граждан развивается система социальных служб устанавливаются государственные пенсии пособия и иные гарантии социальной защиты.
33569. Сущность, признаки и природа государства 49.5 KB
  Сущность признаки и природа государства Понятие сущность и природа возникновения государства. Сущность государства категория раскрывающая то кем и в чьих интересах осуществляется государственная власть. Природа государства и государственного управления заключается в том что государство возникает на основе общественных потребностей которые обусловлены потребностями людей: физическими социальными интеллектуальнодуховными. Функции государства.
33570. Основные понятия в системе государственного управления 108 KB
  Основные понятия в системе государственного управления Государственное управление это практическое организующее и регулирующее воздействие государства через систему своих структур на общественную и частную жизнедеятельность людей в целях ее упорядочения сохранения или преобразования опирающееся на его властную силу Природа государственного управления: необходимость общественная обусловленность и целевая направленность Наиболее общая причина возникновения – необходимость регулирования отношений в коллективе. Государство это...
33571. Государственная власть и государственное управление 54 KB
  Признаки государственной власти: суверенитет верховенство и общеобязательность решений на данной территории; власть государства распространяется на все сферы общественной жизни; государство обладает полномочиями на применение насилия; государственная власть обладает публичностью и гласностью; легитимность признание населения действующей власти; Государственное управление – целенаправленное воздействие согласующее и мобилизующее деятельность населения территории органов власти органов местного самоуправления организаций...