Контрольные вопросы

1. Какое движение называют равноускоренным?

2. Дайте определение ускорения. Какие виды ускорения вам известны?

3. Запишите формулы перемещения и скорости при равноускоренном движении, в том числе при начальных условиях υ₀=0.

4. Изобразите примерные графики зависимости перемещения от времени (S отt), скорости от времени (υотt), перемещения от квадрата времени (S отt²), (υот).

5. Как определяется мгновенная скорость грузов в данной работе?

6. Что такое сила? Как ее можно охарактеризовать?

7. Сформулируйте и запишите второй закон Ньютона.

8. Получите равенства (4.4), (4.12), (4.14).

9. Как проверяется в работе справедливость 2-го закона Ньютона?

10. Как в работе определяют (компенсируют) силу трения?

Лабораторная работа 5 определение скорости пули

Цель работы:определение скорости пули с помощью баллистического маятника.

Приборы и принадлежности: баллистический маятник, баллистический пистолет и пуля, сантиметровая шкала, технические весы с разновесом.

Библиографический список: [1] § 9, § 13, § 15; [2] ч.1 § 9, § 18; [3] т.1 § 24, § 27–28; [4] т.1 § 4 - 6; [5] § 2.9, § 4.1, § 4.5; [7] § 1.4.1; [8] § 16, § 21.

Введение

Баллистический маятник – симметричное массивное тело, подвешенное на практически нерастяжимых нитях (рис. 5.1). Рассмотрим систему: баллистический маятник – пуля. Начальное состояние этой системы: маятник висит на нитях, пуля летит вдоль оси симметрии маятника со скоростью . Конечное состояние: маятник с застрявшей в нём пулей максимально отклонился от положения равновесия на угол α, центр тяжести С маятника поднялся на высотуh(рис. 5.2а).

При неупругом центральном ударе пули и маятника по закону сохранения импульса имеем:

. (5.1)

Если период маятника намного больше времени взаимодействия маятника с пулей, он успевает отклониться от положения равновесия и начинает движение из этого положения со скоростью . Это движение маятника с пулей, застрявшей в нём. Оно в отсутствие сопротивления воздуха и трения в подвесе маятника происходит в соответствии с законом сохранения механической энергии:

, (5.2)

где Миm– массы маятника и пули,h– максимальная высота подъема маятника с пулей. Из (5.1) и (5.2) следует

. (5.3)

Описание экспериментальной установки

Баллистический маятник, используемый в работе, представляет собой металлическую коробку 1 с указателем 5, подвешенную на двойном бифилярном подвесе 2 (рис. 5.1). Масса маятника намного больше массы пули.

Чтобы удар пули 3 и маятника был неупругим, коробка наполняется ватой или пластилином. На некотором расстоянии от маятника у

Рис. 5.1. Схема экспериментальной

установки

станавливают баллистический пистолет таким образом, чтобы удар пули с маятником был центральным (скорость пули направлена по оси маятника). Высоту подъема маятникаhв данной работе определяют по максимальному смещению маятникаSпо шкале 4 (рис. 5.1). Из прямоугольного треугольникаC₁OA(рис. 5.2б), гдеC₁O = LиC₁A = Sимеем:

. (5.4)

Отсюда

. (5.5)

Т.к. в установке

, то . (5.6)

Сучетом (5.6) получим из (5.3) окончательное выражение для скорости пули:

, (5.7)

г

Рис. 5.2. Схема движения

баллистического маятника

деMиm– массы маятника и пули,L– высота подвеса центра тяжести маятника,S– максимальное горизонтальное смещение, вызванное неупругим ударом пули и маятника. ЗначенияMиLуказаны на маятнике.