1.5. Методика исследования

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, м,

горизонтальное смещение маятника, м,

h – наибольшая высота, на которую поднимается маятник, м,

Из (7) получаем

, (8)

где h – наибольшая высота, на которую поднимается маятник, м,

l – длина нити подвеса, м,

горизонтальное смещение маятника, м.

Подставляя (8) в (6) получим выражения для вычисления скорости пули перед ударом

, (9)

где - масса маятника, кг,

– масса пули, кг,

- ускорение свободного падения, м/с²,

- длина нити подвеса, м.

горизонтальное смещение маятника, м.

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).

1.6. Описание экспериментальной установки

Баллистический маятник – это массивный цилиндр массой М, подвешенный на невесомых и нерастяжимых нитях так, что он может двигаться только поступательно. В цилиндр в горизонтальном направлении производят выстрел пулей массы т из пружинного пистолета, неподвижно закрепленного вблизи маятника (рис.1).

рис.1

1.7. Проведение измерений, расчет исследуемой физической величины, оценка погрешности измерений

Расчет скорость полета пули проводим по методике, изложенной в [1.5].

1. Зарядить пружинный пистолет пулей (рекомендуется начать с пули с наибольшей массы).

2. Подготовить устройство N (см. рис.1) к измерению горизонтального смещения маятника. Измерить численное значение начальной координаты s_нач маятника по линейки отсчетного устройства N. Записать в таблицу.

3. Осуществить первый выстрел, нажав пусковой рычаг пружинного пистолета. Записать численное значение конечной координаты s_кон, определив его по линейке отсчетного устройства N. Вычислить смещение маятника при первом опыте

.

4. По формуле (9) получить оценку значения скорости пули .

5. Провести с данной пулей не менее трех выстрелов. Вычислить скорость для каждого выстрела.

6. Вычислить среднее значение скорости данной пули.

7. Все измерения и вычисления зафиксировать в таблице.

8. Провести эксперименты с пулями других масс и вычислить 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. Сравнить ход полученного графика с теоретическим.

9. Вывести формулы для абсолютной и относительной погрешности косвенного измерения скорости пули, считая массы пули и маятника, а также длину нити константами.

10. Вычислить погрешности. Результаты занести в таблицу.

№	mпули, кг	нач, м	кон, м	, м	, м/с	, м/c		δ, %
1	19,2*10-3	0,055	0,103	0,048	3,38	3,48	0,32	0,09
2		0,055	0,102	0,047	3,53
3		0,055	0,105	0,05	3,53
1	13,6*10-3	0,055	0,096	0,041	4,2	4,27	0,03	0,07
2		0,055	0,096	0,041	4,3
3		0,055	0,096	0,041	4,3
1	6,7*10-3	0,055	0,085	0,03	5,98	6,05	0,13	0,02
2		0,055	0,084	0,029	5,98
3		0,055	0,087	0,032	6,2