на флешку студентам / МЕТОДИЧКИ / Методички (мех) / №106a-1
.docКафедра общей физики ПГУ
Механическая лаборатория
Лабораторная работа № 106а
Лабораторная работа №6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПУЛИ МЕТОДОМ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
Принадлежности: установка ЛТЭ, набор пуль.
Цель работы: используя законы сохранения энергии и импульса, определить скорость пуль.
Введение. Баллистический маятник представляет собой цилиндр, наполненный пластилином и подвешенный в горизонтальном положении на длинных и легких нитях (рис.1).Масса цилиндра с пластилином М. В маятник в горизонтальном направлении стреляют из пружинного пистолета пулей, имеющей массу m и скоростьv. Пуля входит в пластилин и сообщает маятнику некоторую скорость, в результате чего маятник отклоняется. Центр массы маятника поднимается на высоту h (рис. 1). Существенной особенностью баллистического маятника является то, что время действия силы со стороны пули на маятник (время удара) мало по сравнению с периодом колебания маятника.
)
Поэтому
систему «пуля-цилиндр» можно считать
замкнутой, а удар пули в цилиндр –
неупругим и применять для этой системы
закон сохранения импульса.
Когда пуля прекратит свое движение в слое пластилина, система «пуля-цилиндр» станет не только замкнутой, но и консервативной. Следовательно, для нее будет, применим закон механической энергии.
Обозначим массу цилиндра с веществом – M, массу пули – m, скорость пули – vx, скорость цилиндра с пулей – v. Применяя закон сохранения импульса и механической энергии, запишем
;
(1)
(2)
Решая (1) и (2) относительно vx, найдем
(3)
Экспериментально трудно определить высоту подъема тела после удара. Можно выразить h через величину отклонения маятника по - горизонтали – S. Из рисунка 1 следует:
(4)
Отсюда,
Подставляя значение h из формулы (4) в (3), получим
(5)
Формула (5) является окончательной формулой, которая используется в данной работе для определения скорости пули.
Измерения.
При выполнении лабораторных работ с применением полетов баллистических тел следует соблюдать следующие предосторожности:
-
до выстрела необходимо точно ориентировать направление движения тела в мишень.
-
не следует находиться в области полета тела.
1. Измерить
а) длину нити маятника – l
б) массу цилиндра с веществом – M
=(260
2)
10-3
кг;
в) массу пули – m.
Длина нити измеряется от точки подвеса до центра массы цилиндра.
2. Отметить на шкале горизонтальной линейки положение указателя n0 при неподвижном цилиндре. Данные записать в таблицу.
3. Зарядить пружинный пистолет пулей. Чтобы зарядить пистолет, необходимо вставить пулю хвостовой частью, в ствол пистолета и нажимать на нее до тех пор, пока не сработает фиксатор. Выстрел производится нажатием на рычаг фиксатора.
4. Соблюдая правила техники безопасности, выстрелить из пружинного пистолета в слой пластилина.
5. Определить положение указателя при максимальном отбросе n на шкале линейки.
6. Истинное значение отклонения цилиндра S=n-n0.
7. Повторите опыт при не менее пяти раз. При повторных выстрелах цилиндр необходимо возвращать в начальное положение( выстрел производится только по неподвижному цилиндру).
8. По формуле (5) определите скорость пули vx.
9. .Повторить пункты 2-8 для другой пули.
10. Найти среднее значение vx.
11. Определить полуширину доверительного интервала по формуле Стьюдента
.
12. Окончательный результат записать в виде
V =
С указанием доверительной вероятности р=0,95.
13.Записать относительную погрешность.
Таблица
|
№ |
n0 |
n |
S=n-n0 |
vxi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
Контрольные вопросы
1.Сформулируйте закон сохранения момента количества движения.
2. Запишите закон сохранения момента количества движения для случая абсолютно упругого удара пули.
3. При каких взаимодействиях можно применить в механике совместно законы
4. Почему в работе рекомендуется стрелять только по неподвижному цилиндру?
5. Что и как меняется в формуле для vx при увеличении массы сохранения энергии и импульса?
Список рекомендуемой литературы
1. Т.И. Трофимова .Курс физики . М. : высш. шк. 2004.-478с.
2. И.В. Савельев. Курс общей физики. В 5 кн.-М.: Наука. Физматлит.2002г.
-