Методика эксперимента
Практическое измерение высоты подъема маятника затруднительно. Поэтому в лабораторном комплексе МУК–М1 предусмотрено измерение горизонтального смещения маятника s.
Выразим высоту h через соответствующее горизонтальное смещение маятника s, которое удобнее измерять. Предположим, что угол отклонения маятника от положения равновесия α мал. Из рис.2 видно, что
(7)
где l – длина нити подвеса.
Из (7) получаем
(8)
Подставляя
(8) в (6) получим выражения для вычисления
скорости пули
перед ударом
(9)
Выражение
(9) позволяет, осуществив прямые измерения
смещения маятника s
и зная значения остальных величин,
входящих в эту рабочую формулу, определить
скорость пули
путем косвенных измерений. Измерив
скорости для пуль с разными массами
можно, следовательно, убедиться в
справедливости теоретической зависимости
(3).
Порядок выполнения работы
-
Зарядите пружинный пистолет пулей (рекомендуется начать с пули с наибольшей массы).
-
Подготовьте устройство N (см. рис.1) к измерению горизонтального смещения маятника. Измерьте численное значение начальной координаты sнач маятника по линейки отсчетного устройства N. Запишите в таблицу.
-
Осуществите первый выстрел, нажав пусковой рычаг пружинного пистолета. Запишите численное значение конечной координаты sкон, определив его по линейке отсчетного устройства N. Вычислите смещение маятника при первом опыте
.
-
По формуле (9) получите оценку значения скорости пули
. -
Проведите с данной пулей не менее трех выстрелов. Вычислите скорость
для
каждого выстрела.
-
Вычислите среднее значение скорости данной пули.
-
Все измерения и вычисления зафиксируйте в таблице.
Таблица
|
№ |
mпули, кг |
|
|
|
|
|
|
δ, % |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
|
|
|
|
|
нач, м
кон, м
,
м
,
м/с
,
м/c
-
Проведите эксперименты с пулями других масс и вычислите их скорости (повторяя пункты с 1 по 7). Учитывая, что для приведенных опытов должна выполняться зависимость (3), постройте графики этой зависимости в координатах v,
для используемых в опытах пуль разных
масс и полученных для них скоростей.
Сравните ход полученного графика с
теоретическим. -
Выведите формулы для абсолютной и относительной погрешности косвенного измерения скорости пули, считая массы пули и маятника, а также длину нити константами.
-
Вычислите погрешности. Результаты занесите в таблицу.
-
Сделайте выводы.