Порядок выполнения работы. 1. Включить в сеть шнур питания миллисекундомера

1. Включить в сеть шнур питания миллисекундомера. Нажать на кнопку СЕТЬ, расположенную на лицевой панели миллисекундомера, при этом должны загореться лампочки и цифровые индикаторы. Дать миллисекундомеру прогреться 2-3 минуты.

2. Измерить расстояние от оси вращения маятника до грузов ( 6-7 см).

3. Зарядить спусковое устройство, для чего его левую подвижную ручку повернуть вверх и вложить пулю, затем возвратить ручку в горизонтальное положение. Потянуть за обе подвижные ручки до щелчка

4. Убедившись, что маятник находится в состоянии покоя, произвести выстрел. Для этого правую подвижную ручку опустить вниз.

5. По шкале определить максимальный угол отклонения маятника j.

6. Измерить расстояние l от оси вращения маятника до центра пули, залипшей в мишени.

7. Измерения провести 5 раз.

8. Повторить пункты 3-5 не менее 5 раз.

9. Измерить время n = 10 колебаний маятника, отклонив маятник на угол, определенный по пункту 5, и нажать на кнопку СБРОС миллисекундомера. Измерения провести 3 раза.

10. Сблизить грузы до расстояния ( 2-4 см) и повторить пункт 9.

11. Результаты измерений и погрешности измерительных приборов занести в таблицу.

12. Произвести математическую обработку результатов измерений, найти по формуле (9) скорость пули v и ее погрешность D v.

Таблица измерений

j, рад

Dj, рад

m 0, г

m, г

l, мм

D l, мм

n

, мм

, мм

, мм

, c

, c

, c

Вариант 2

Рассмотрим процессы, происходящие при работе на экспериментальной установке.

1. Выстрел.

При выстреле выполняется закон сохранения энергии для системы тел “пусковое устройство + пуля”: потенциальная энергия упругой деформации пружины превращается в кинетическую энергию пули , т.е. . Здесь k - жесткость пружины, x - ее деформация, m - масса пули, v - ее скорость сразу после выстрела.

2. Неупругий удар.

На систему тел “пуля + маятник + грузы” действуют внешние вертикальные силы тяжести и натяжения нитей, моменты которых относительно оси вращения равны нулю. Следовательно, можно применить закон сохранения момента импульса.

До удара момент импульса пули (материальной точки) равен:

,

(маятник с грузами неподвижен). После удара момент импульса системы составит:

,

где J - момент инерции маятника, m ₀ - масса груза на стержне, R - расстояние от центра груза до оси вращения, m - масса пули, l - расстояние от оси вращения маятника до точки удара пули, w₀ - угловая скорость системы сразу после удара.

. (1)

Механическая энергия при неупругом ударе не сохраняется, ее изменение связано с работой, направленной на деформацию пластилина, и с увеличением внутренней энергии системы при нагревании.

3. Крутильные колебания.

После взаимодействия пули с мишенью система приходит во вращательное движение. Угловое смещение j и изменяется по гармоническому закону:

,

где j₀ - максимальный угол отклонения маятника, Т - период колебаний. Получим зависимость угловой скорости от времени:

.

Максимальное значение угловая скорость принимает при прохождении маятником положения равновесия, оно равно:

.

С учетом последнего соотношения формула (1) принимает вид:

. (2)

В эту формулу входит неизвестное значение момента инерции маятника. Для его исключения эксперимент следует провести при двух положениях и грузов с массами . При этом изменяются значения максимальных углов отклонения, а также периоды колебания маятника. В соответствии с формулой (2) имеем:

, (3)

. (4)

Преобразуем полученные выражения к виду:

, (5)

. (6)

Приравнивая (5) и (6)

,

получаем формулу для расчета скорости пули:

. (7)

Выражая периоды через время n колебаний , приходим к окончательному выражению для нахождения скорости пули:

. (8)

Дата добавления: 2015-07-24