37882
ИЗУЧЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Лабораторная работа
Физика
Определение скорости полета пули с помощью крутильного баллистического маятника. Экспериментально определить скорость пули из пружинного пистолета с помощью крутильного баллистического маятника Рис. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ПРИНЦИП ЕЕ РАБОТЫ Принципиальная схема баллистического крутильного маятника приведена на рис. На стержнях в засечках с помощью прижимных винтов крепятся два перемещаемых груза 4 которые располагают симметрично относительно оси вращения маятника.
Русский
2013-09-25
333.5 KB
13 чел.
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Приборостроительный факультет
Кафедра «Экспериментальная и теоретическая физика»
ИЗУЧЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Методические указания к лабораторной работе № 7
по дисциплине «Общая физика»
раздел «Механика. Молекулярная физика»
Минск 2011 г.
Указание по мерам безопасности
при выполнении лабораторной работы
Внутри используемых в работе электроизмерительных приборов имеется переменное сетевое напряжение 220 В, 50 Гц, представляющее опасность для жизни.
Наиболее опасными местами являются сетевой выключатель, гнезда предохранителей, шнур сетевого питания приборов, соединительные провода, находящиеся под напряжением.
К выполнению лабораторных работ в учебной лаборатории допускаются обучающиеся прошедшие обучение по мерам безопасности при проведении лабораторных работ с обязательным оформлением в журнале протоколов проверки знаний по мерам безопасности при проведении лабораторных работ.
Перед выполнением лабораторной работы обучающимся
необходимо:
Включение приборов производит преподаватель или инженер. Только после того, как он убедится в исправности приборов и правильности их сборки можно приступать к выполнению лабораторной работы.
При выполнении лабораторной работы обучающиеся должны:
замену любого элемента установки, присоединение или разъединение разъемных соединений производить только при отключенном электропитании под четким наблюдением преподавателя или инженера.
Обо всех недостатках, обнаруженных во время выполнения лабораторной работы, сообщить преподавателю или инженеру
По окончании работы отключение аппаратуры и приборов от электросети производит преподаватель или инженер.
ЧАСТЬ А. Определение ускорения свободного падения с помощью машины Атвуда.
|
Рис. 1. |
Машина Атвуда состоит (рис. 1): из вертикальной колонны 10 с линейкой с миллиметровой шкалой. В верхней части колонны укреплен легкий блок 8, свободно вращающийся вокруг горизонтальной оси. Через блок перекинута тонкая нерастяжимая нить 6, на концах которой закреплены цилиндрические грузы 5 и 12 одинаковой массы М. На правом грузе 12 устанавливается перегрузок 11 массой m, имеющий форму кольца с прорезью для продевания нити. На колонне установлен кронштейн со съемным кольцом 13, внутренний диаметр которого больше, чем диаметр груза 12, но меньше диаметра перегрузка 11. При движении вниз груз 12 свободно проходит сквозь кольцо 13, а перегрузок 11 снимается. До снятия перегрузка система грузов движется равноускоренно, а после снятия с постоянной скоростью. Кронштейн со съемным кольцом можно перемещать вдоль колонны, тем самым изменяя пути равноускоренного (S) и равномерного (S1) движений груза 12, проходимые им до и после съема перегрузка. По указателю 9 устанавливают нижний срез груза 12 в исходное состояние, в котором система удерживается благодаря электромагнитному тормозу (совмещен с блоком подшипников 7). Тормоз приводится в действие при отжатой кнопке «Пуск» на электронном приборе (кнопка 3), при ее нажатии блокировка снимается. Прибор оснащен электронным секундомером 4 для измерения времени равномерного движения груза 12 на отрезке пути S1. Секундомер автоматически запускается в момент съема перегрузка благодаря тому, что в этот же момент нижний край груза перекрывает световой пучок в стартовом фотореле 14, выдающем на секундомер запускающий импульс. Фотореле 14 закреплено на одном кронштейне со съемным кольцом 13. Секундомер автоматически останавливается при пересечении грузом 12 светового пучка в нижнем фотореле 15. Кнопкой «Сброс» 2 обнуляется результат измерения времени движения груза на участке S1, высвечиваемый на табло секундомера 4. Для проведения измерений используется комплект перегрузков (1). Общее включение электронного блока осуществляется кнопкой 16.
Расстояние S измеряется между уровнем указателя 9 и уровнем фотодатчика 14, а S1 между уровнями фотодатчиков 14 и 15 (отсчеты на линейке производят по нижнему срезу проемов в муфтах соответствующих кронштейнов).
Нить 6 с грузами следует перемещать по расторможенному блоку 8 (при нажатой кнопке 3 «Пуск») до исходного положения груза 12, после чего блок затормозить (отжать кнопку 3). Окончательную подгонку системы в исходное положение аккуратно произвести в заторможенном состоянии блока. Неверная установка груза 12 в начальное положение приводит к систематической погрешности измерений. Перегрузок 11 устанавливают без перекосов в проточку в верхнем основании цилиндрического груза 12. Колонна должна занимать вертикальное положение и кронштейны должны быть укреплены на ней так, чтобы груз 12 свободно проходил через кольцо 13 и фотореле 14 и 15.
m, г |
№ изм. |
S= см, S1≈ 20 см |
S= см, S1≈ 30 см |
||||||
t1, с |
Δt1, с |
g, м/с2 |
Δg, м/с2 |
t1, с |
Δt1, с |
g, м/с2 |
Δg, м/с2 |
||
7,80 |
1 |
||||||||
2 |
|||||||||
3 |
|||||||||
4 |
|||||||||
5 |
|||||||||
ср. |
|||||||||
10,50 |
1 |
||||||||
2 |
|||||||||
3 |
|||||||||
4 |
|||||||||
5 |
|||||||||
ср. |
|||||||||
12,00 |
1 |
||||||||
2 |
|||||||||
3 |
|||||||||
4 |
|||||||||
5 |
|||||||||
ср. |
определить ускорение свободного падения в каждой серии измерений.
*Значения S и S1 определите по линейке на колонне, учтите возникающую при этом приборную погрешность; масса грузов М = (64,25 ± 0,05)г.
ЧАСТЬ Б. Определение скорости полета пули с помощью крутильного баллистического маятника.
|
|
Рис. 2 а. |
Рис. 2 б. |
Принципиальная схема баллистического крутильного маятника приведена на рис. 2 а, а на рис. 2 б дана его фотография. На закрепленной в станине стальной струне 1 перпендикулярно к ней укреплены два стержня 2 с нанесенными через равные интервалы засечками. На концах стержней установлены две мисочки 3, заполненные пластилином. На стержнях в засечках с помощью прижимных винтов крепятся два перемещаемых груза 4, которые располагают симметрично относительно оси вращения маятника. Для отсчета угла поворота маятника прибор имеет шкалу 5, нанесенную на защитный чехол из оргстекла 7. На левой мисочке нанесена вертикальная черта, которая в исходном положении маятника должна быть установлена на нулевую отметку угломерной шкалы. При необходимости установка на нуль достигается поворотом струны в кронштейне 8. Пуля массы m выстреливается устройством 6, установленным напротив правой мисочки. Попадая при выстреле в мисочку и застревая в пластилине на расстоянии r от оси маятника, пуля сообщает маятнику момент импульса, в результате чего маятник начинает совершать крутильные колебания. По угломерной шкале определяют угол α амплитудного отклонения маятника. Этот угол тем больше и, соответственно, тем меньше относительная приборная погрешность его измерения, чем меньше расстояния R1 от грузов до оси маятника при выстреле. Далее при этом же положении грузов с помощью электронного секундомера измеряют период колебаний маятника Т1. Секундомер запускается автоматически после нажатия кнопки «Сброс» импульсом с фотореле 9, генерируемым при пересечении светового луча стержнем 10, укрепленным на струне. Для остановки секундомера следует нажать кнопку «Стоп», после чего секундомер останавливается автоматически при совершении маятником целого числа колебаний. На малом табло секундомера высвечивается число полных колебаний маятника, на большом табло время этих колебаний. Период колебаний находится делением времени на число колебаний. Аналогично определяют период Т2 колебаний крутильного маятника для максимально удаленного положения грузов от оси маятника (расстояние R2). Скорость пули определяют по формуле:
(1)
Значения входящих в рабочую формулу параметров:
M = (200,00 ± 0,05)г; m = (2,00 ± 0,05) г.
Расстояние r измеряют миллиметровой линейкой от оси до места попадания пули в мисочке с пластилином, расстояния R1 и R2 также измеряют миллиметровой линейкой от оси до центра груза.
Внимание: во избежание ошибки при определении периода колебаний маятника следите, чтобы стержень, пересекающий световой луч в фотореле, был правильно установлен на струне, т.е. так, чтобы во время колебаний маятника он полностью пересекал луч при отклонении в обе стороны.
R1 = |
R2 = |
M = (200,00 ± 0,05)г |
m = (2,00 ± 0,05)г |
||||||||
№ изм. |
α, рад |
Δα, рад |
Т1, с |
ΔТ1, с |
r, м |
Δr, м |
Т2, с |
ΔТ2, с |
v, м/с |
εv, % |
Δv, м/с |
1 |
|||||||||||
2 |
|||||||||||
3 |
|||||||||||
4 |
|||||||||||
5 |
|||||||||||
средн. |
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 7
Что такое средняя и мгновенная скорость?
Что такое ускорение? Что такое нормальное и тангенциальное ускорение?
Сформулировать три закона Ньютона.
В чем суть рассмотренного в работе метода измерения ускорения свободного падения?
Как создается равномерное движение двух грузов на машине Атвуда?
Какие упрощения были сделаны при выводе расчетной формулы для ускорения свободного падения?
Почему ускорение свободного падения не зависит от массы падающего тела?
Что представляет собой крутильный баллистический маятник?
В чем суть рассмотренного в работе метода определения скорости быстролетящего тела (пули)?
Какие законы сохранения лежат в основе работы крутильного баллистического маятника?
Чему равен период колебаний крутильного маятника?
Как рассчитывается момент инерции маятника? Какое при этом делается упрощение?
Литература
Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 2003. -541 с.
Савельев И.В. Курс общей физики. Учеб. пособие. В 3-х т. Т.1 Механика. Молекулярная физика. М.: Наука. Гл.ред. физ.мат. лит., 1987. 432 с.
Петровский И.И. Механика. Мн.: Изд-во Белорус. ун-та, 1973. 352 с.
Сивухин Д.В. Механика: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука. Гл.ред. физ.мат. лит., 1989. 576 с. (Общий курс физики; Т. I)
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
73360. | Подібні трикутники | 209.45 KB | |
Ознайомити учнів з означенням подібних трикутників; навчати використовувати означення подібних трикутників для знаходження їх невідомих елементів. | |||
73361. | Розв’язування трикутників в прикладних задачах | 952.82 KB | |
Розвязування трикутників в прикладних задачах Мета уроку :1 формування вмінь учнів застосовувати знання розвязування трикутників до розвязування прикладних задач; розвивати пошукову пізнавальну активність учнів логічне мислення. Сьогодні наш урок пройде за девізом Справжній скарб для людини вміння трудитися Езоп Протягом останніх уроків ми працюємо над якою темою Розвязування трикутників... | |||
73362. | Різноманітність речовин у природі | 325.59 KB | |
Тема: Різноманітність речовин у природі. Прості й складні речовини. Мета: сформувати поняття про прості та складні речовини; ознайомити з поділом простих речовин на метали та неметали; навчити розрізняти поняття проста речовина та хімічний елемент складна речовина та суміш. Вони обєднуючись утворюють речовину просту речовину У нас з вами виникло два поняття Хімічний елемент проста речовина Ці два поняття ми повинні чітко розрізняти. | |||
73365. | Комп’ютерні віруси та антивірусні програми. Практична робота «Захист комп’ютера від вірусів» | 3.04 MB | |
Мета уроку: сформувати поняття: компютерного вірусі та інших шкідливих програм; антивірусних програм; розглянути: ознаки зараження компютерним вірусом; основні джерела зараження вірусами; класифікацію вірусів; класифікацію антивірусних програм; основні правила профілактики зараження компютера вірусом... | |||
73367. | Стовпчасті та кругові діаграми | 570.4 KB | |
Для подання різних числових даних використовують діаграми. Для наочного зображення числових значень різних величин використовуються діаграми. Діаграми - це символічний малюнок який наочно ілюструє співвідношення між значеннями величин. | |||