Задача: определение скорости полета пули



Скачать 63.74 Kb.
Дата22.04.2013
Размер63.74 Kb.
ТипЗадача



Цель работы: изучение закона сохранения момента импульса и метода измерения крутильным баллистическим маятником скорости полета пули

Задача: определение скорости полета пули.

Приборы и принадлежности: крутильный баллистический маятник FPM-09, универсальный миллисекундомер FPM-14 с фотоэлектрическим датчиком, стреляющее устройство, пули, весы, масштабная линейка.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ



Настоящая задача представляет собой один из примеров практического использования процесса неупругого удара для определения скорости полета пули методом крутильного баллистического маятника.


Крутильный баллистический маятник представляет собой массивное тело со значительным моментом инерции J, подвешенное на упругой нити ОО/ (рис. 1). Момент инерции маятника J можно менять с помощью дополнительных грузов В. В результате удара пули в точку А диска D с пластилином маятник отклоняется от положения равновесия. Кинетическая энергия маятника начинает переходить в потенциальную энергию упругой деформации закручивающийся нити. Затем осуществляется процесс перехода потенциальной энергии в кинетическую и т. д. Маятник совершает гармонические колебания вокруг своей вертикальной оси ОО/.

Если пренебречь при его движении моментом сил трения, то можно воспользоваться двумя законами сохранения.

На основании закона сохранения момента импульса для неупругого удара имеем
, (1)

где m – масса пули,  -ее скорость, r – расстояние от оси вращения маятника до точки удара пули,  - угловая скорость маятника, J1 – момент инерции маятника (дополнительные груза В удалены на расстояние R1 от оси вращения).

Из закона сохранения механической энергии (после удара пули) получаем



, (2)

где К – модуль кручения упругой нити,  - максимальный угол поворота маятника.

Из выражений (1) и (2) имеем скорость полета пули
. (3)

Известно [1] , период колебаний маятника равен
. (4)

Если грузы В сблизить на расстояние R2 до оси (R1 > R2), то момент инерции маятника уменьшится на 2 М ( ), т.к.
согласно теореме Штейнера моменты инерции груза В на расстояниях R1 и R2 соответственно равны J0 + М и J0 + М. J0 – момент инерции груза относительно оси, проходящей через центр масс груза параллельно оси вращения.

Тогда период колебаний маятника будет
. (5)

Выражения (3), (4), (5) окончательно позволяют записать формулу для определения скорости полета пули
. (6)


ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ



Схема установки крутильного баллистического маятника FPM-09 приведена на рис. 2.


Рис. 2. Схема установки крутильного баллистического маятника
Основание (1) имеет регулируемые опоры (винты) (2) для выравнивания прибора. В основании закреплена колонна (3), на которой крепится нижний кронштейн (4), средний кронштейн (5) и верхний кронштейн (6).

К среднему кронштейну прикреплено стреляющее устройство (7), а также прозрачная угловая шкала (8) и фотоэлектрический датчик (9).

Кронштейны (4), (6) служат для закрепления стальной проволоки (10), на которой подвешен маятник.

Маятник состоит из стержня (11), двух перемещаемых грузов (12), двух вертикальных плоскостей ( мисочки-мишени), наполненных пластилином (13), водилки (14).

Фотоэлектрический датчик соединен с универсальным миллисекундомером FPM –14 (15). На лицевой панели миллисекундомера находятся кнопки управления «сеть», «сброс», «стоп», индикаторная шкала и счетчик числа колебаний. Во время движения маятника световой поток прерывается водилкой, в результате в цепи фототранзистора генерируются электрические импульсы, которые после усиления подаются в миллисекундомер.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНИЯ РАБОТЫ





  1. Составить таблицу для внесения измеряемых величин







π

m,

г

r,

мм

М,

г


R1,

мм

R2,

мм

Т1,

с

Т2,

с

,

рад

1




























2




























3

























































х




























































  1. Установить грузы маятника на расстояние R1 от оси вращения.

  2. Установить маятник в начальное положение по угловой шкале ( = 0).

  3. С помощью стреляющего устройства произвести выстрел, измерить максимальный угол отклонения  маятника и расстояние r от точки попадания пули до оси вращения.

  4. Включить миллисекундомер (нажать на клавишу «Сеть»), затем нажать на клавишу «Сброс».

  5. Отклонить маятник на угол , зафиксированный при выстреле, и пустить его.

  6. Определить время 10 колебаний по миллисекундомеру.

  7. Вычислить период колебаний Т1.

  8. Сблизить грузы к оси вращения маятника на расстояние R2 (R1 > R2, расстояния измеряются от центра масс грузов до оси вращения маятника).

  9. Повторить пункты 3 – 8.

  10. Определить скорость полета пули по формуле (6).

  11. Повторить опыт несколько раз.

  12. Определить среднюю скорость полета пули.

  13. Определить абсолютные и относительные ошибки измерений.



КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ





  1. Сформулируйте закон сохранения момента импульса. Что такое момент импульса тела?

  2. Как определить направление вектора момента импульса?

  3. Что такое абсолютно неупругий удар?

  4. Запишите закон сохранения момента импульса для неупругого удара.

  5. Запишите закон сохранения энергии применительно для крутильного баллистического маятника.

  6. Какие колебания называются гармоническими?

  7. Можно ли использовать выражение (6), если удар пули о мишень происходит не под прямым углом?

  8. Сформулируйте теорему Штейнера.

  9. В чем заключается метод определения скорости полета пули?



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ




  1. Механика и молекулярная физика: Физический практикум / Под ред. В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1967. – С. 132-136.

  2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1997. – С. 21-40 .

Похожие:

Задача: определение скорости полета пули iconОпределение скорости полета «пули» баллистическим методом с помощью унифилярного подвеса
...
Задача: определение скорости полета пули iconЛабораторная работа 07 определение скорости полета пули с помощью крутильного маятника москва 2005 г
После удара маятник отклоняется от положения равновесия на угол φ. Скорость полета пули можно определить, пользуясь законами сохра­нения...
Задача: определение скорости полета пули iconЛабораторная работа №1-к определение скорости пули при помощи баллистического маятника
Определить скорость пули и работу деформации (количество тепла, выделяющегося при неупругом ударе), используя законы сохранения импульса...
Задача: определение скорости полета пули iconЗадача: определение коэффициента взаимной диффузии воздуха и водяного пара по скорости испарения жидкости из капилляра
Приборы и принадлежности: экспериментальная установка фпт1-4: микроскоп, рабочий элемент, цифровой контроллер для измерения температуры,...
Задача: определение скорости полета пули iconОб упругом центральном ударе
Известная задача, старая как механика: «Произошёл центральный абсолютно упругий удар двух гладких шаров массами m1 и m2, имевших...
Задача: определение скорости полета пули iconЗакон сохранения импульса
Задача № Частица столкнулась с частицей, в результате чего возникла составная частица. Найти её скорость и модуль скорости, если...
Задача: определение скорости полета пули iconЗадание выполнено с некоторыми нарушениями: 20 минут штрафа. Задание не выполненно/нарушена суть задания: штраф 1 час
Они должны имитировать момент попадания в них пули. В местах “попадания” пули характерные "кровавые" пятна. Внизу фотографии видно...
Задача: определение скорости полета пули iconЗадача №1. Определение реакций опор твердого тела (произвольная плоская система сил). Условия задачи: Найти реакции опор конструкции. Q, kH/m = 4 F, kH = 8 M, kH m = 10 a = 60
Задача №1. Определение реакций опор твердого тела
Задача: определение скорости полета пули iconЛететь на земле
Несколько минут свободного «полета», невероятный выплеск адреналина, когда ты проносишься над окружающей реальностью, познаешь другого...
Задача: определение скорости полета пули iconЗадача Найдите угол N. Задача Найдите угол S. Задача Найдите угол R
...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org