Описание установки

В лаборатории имеется два вида установок, несколько отличающихся друг от друга. Остановимся на подробном описании одной из них.

Установка включает в себя: крутильно-баллистический маятник, секундомер, стреляющее устройство, систему для измерения угла отклонения маятника от положения равновесия.

Крутильно-баллистический маятник(рисунок 4) выполнен в виде крестовины, подвешенной к кронштейну1на упругих нитях2,и может вращаться вокруг вертикальной осиz.

Вцентре крестовины расположен горизонтальный стержень3с грузами. Груз4служит для уравновешивания круглой мишени5, жёстко прикреплённой к противоположному концу стержня. Мишень покрыта слоем пластилина для задерживания пули (удар абсолютно неупругий). Подвижные грузы6 имеют одинаковую массу и располагаются симметрично оси вращенияz. Изменяя расстояние от этих грузов до оси вращения, можно изменить момент инерцииIкрестовины. На вертикальном стержне7крестовины расположены неподвижные грузы8, предназначенные для гашения колебаний при попадании пули выше или ниже горизонтальной оси мишени.

Если маятник вывести из положения равновесия, то он начнёт совершать свободные крутильные колебания, период которых можно определить, зная число колебаний Nмаятника и времяt,за которое они произошли:

.

На одной из установок в лаборатории число колебаний маятника определяется простым подсчётом, на другой имеется специальное устройство, позволяющее одновременно измерять и время, и число колебаний.

Стреляющее устройствопредставляет собой винтовку с затвором. Чтобы произвести выстрел, необходимо:

• максимально оттянуть затвор на себя и закрепить его, повернув на 90^о;

• на металлическую ось винтовки поместить пулю, выполненную в виде цилиндра;

• вернуть затвор в вертикальное положение, в результате чего пружина спускового механизма разожмётся, и винтовка выстрелит.

ВНИМАНИЕ!Заряжая винтовку и производя выстрел, нельзя находиться на линии огня.

Система для измерения угла поворота маятникав двух установках, имеющихся в лаборатории, имеет отличия:

1. В одной из установок для измерения угла поворота маятника при попадании пули в мишень на вертикальном стержне укреплено зеркальце 9(рисунок 5). Луч света от осветителя10попадает на зеркальце и, отражаясь от него,на шкалу11. Так как при отражении света угол падения равен углу отражения, то при повороте маятника вместе с зеркальцем на угол φ, световой «зайчик» отклонится на угол 2φ. Тогда

,

где nотсчёт по шкале;zрасстояние от шкалы до оси вращения маятника.

Поскольку угол отклонения достаточно мал, то:

.

2. В другой установке угол поворота маятника при попадании пули в мишень отсчитывается непосредственно по шкале прибора и определяется в градусах.

Название «баллистический» для маятника означает, что при измерении угла поворота отсчитывается не установившееся отклонение светового «зайчика» (или указателя на шкале прибора), а его первое максимальное отклонение так называемый «баллистический отброс», после которого подвижная часть маятника постепенно возвращается в исходное нулевое положение.