ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ

Кафедра «Общая и теоретическая физика»

Талалов С.В.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПУЛИ С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО КРУТИЛЬНОГО МАЯТНИКА

Тольятти 2007

2

1. Цель работы

Изучение законов сохранения на примере баллистического маятника.

2.Приборы и принадлежности

•Баллистический крутильный маятник;

•пульки;

•блок миллисекундомера,

•линейка.

3.Краткие сведения из теории

3.1. Основные понятия и законы

Консервативная сила - это такая сила, работа которой не зависит от траектории движения тела, а зависит только от его начального и конечного положения. Консервативными являются силы тяготения, тяжести, упругости, электростатического взаимодействия и др. Работа таких сил по замкнутой траектории равна нулю. Поле консервативных сил является потенциальным. Это означает, что можно ввести понятие потенциальной энергии.

Работа сил трения и сопротивления зависят от траектории движения тела, а значит, указанные силы не являются консервативными.

Полная механическая энергия тела есть сумма его кинетической и потенциальной энергии. В стационарном (т.е. не зависящем от времени) поле консервативных сил полная механическая энергия тела остается постоянной.

Момент инерции тела - физическая величина, характеризующая инертные свойства тела при вращательном движении. Напомним, что физическая величина, характеризующая инертные свойства тела при поступательном движении - это масса. Таким образом, момент инерции является аналогом массы при вращательном движении. Момент инерции J материальной точки относительно некоторой оси определятся формулой

J = mr2 ,

где m – масса этой точки,

r – расстояние до этой оси.

Момент инерции системы жестко связанных точек равен сумме моментов инерции всех точек системы относительно заданной оси.

Момент инерции твердого тела можно вычислить, если (мысленно) разбить это тело на маленькие кусочки, каждый из которых можно приближенно считать материальной точкой, вычислить для каждого такого кусочка момент инерции по формуле для материальной точки, а затем просуммировать результат. В итоге получим

J = ∫∫∫r2 ρ(x, y, z)dV ,

где r2 = x2 + y2 + z2 , ρ(x, y, z) – плотность тела в точке с координатами x, y, z, а интегрирование

ведется по всему объему тела. Таким образом, момент инерции твердого тела относительно оси зависит как от массы тела, так и от распределения массы относительно выбранной оси.

Теорема Штейнера. Момент инерции тела Jz относительно произвольной оси z равен моменту инерции Jc относительно оси с, параллельной данной и проходящей через центр масс тела, плюс произведение массы тела на квадрат расстояния между осями:

Jz = Jc +ma2 .

Момент импульса материальной точки относительно начала координат инерциальной системы отсчета есть векторная величина, определяемая формулой

3