Измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника

 

 

 

Министерство образования Российской Федерации

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра общей и технической физики

 

Лабораторная работа №7

 

Тема: ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ПУЛИ С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА

 

 

 

 

 

 

    Выполнил:  студент гр.  ПМК-13                                        Орлов Н.И             

                                                                                 (подпись)                                           (Ф.И.О.)

    Проверил:  профессор                                              Мартынов В.Л

(должность)                                                           (подпись)                                         (Ф.И.О.)

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

 

1. Цель работы: определить скорость полета пули с помощью крутильных колебаний баллистического маятника.

 

2. Краткое теоретическое содержание

 

1. Явления, получаемые в работе:

Неупругое соударение с неподвижным телом большой массы.

2. Физические величины и их определения

Момент инерции — скалярная физическая величина, мера инертности тела во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.

Скорость — векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта.

Маятник — система, подвешенная в поле тяжести и совершающая механические колебания.

Момент силы – физическая величина, определяемая произведением радиуса вращения на плечо силы и на синус угла между ними.

Инертность тел – свойство, присущее всем телам и заключающееся в том, что тела оказывают сопротивление изменению их скорости (как по модулю, так и по направлению).

Момент инерции тела является мерой инертности тела при вращательном движении. Момент  инерции  тела   зависит от размеров и формы тел и  от   распределения  массы  тела относительно оси вращения.

Момент инерции твердого тела относительно оси вращения – это сумма моментов инерции материальных точек, из которых состоит это тело.

 

2.3     Основные физические законы

 

1.Закон сохранения момента импульса: равен сумме моментов импульсов ее отдельных частей независимо от того, взаимодействуют они между собой или нет.

2.Закон сохранения полной механической энергии: сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной.

3.Терема Штейнера: момент инерции тела относительно произвольной оси равен сумме момента инерции этого тела  относительно оси, проходящей через центр масс тела параллельно рассматриваемой оси, и произведения массы тела m на квадрат расстояния между осями:

  2.4 Пояснения к физическим величинам        

m - масса пули; кг

М - масса двух неподвижных грузов; кг

v - ее скорость; м/с

l - расстояние от оси вращения маятника до точки удара пули; м

 J - момент инерции маятника. кг·м²

J0 - момент инерции маятника без груза кг·м²

 D - модуль кручения проволоки

- наибольший угол поворота маятника, рад

 R - расстояние от центра масс груза до оси вращения; м

 L – момент импульса; Дж·с

– кинетическая энергия; Дж

– потенциальная энергия; Дж

 

3. Расчетные формулы

 

5. Таблицы с результатами измерений и вычислений:

 

Таблица 1

Номер опыта													l
Единица измерения	м	м	м	м	с	с	с	с	рад	рад	кг	кг	м	м
1	0,08	0,005	0,02	0,005	2,234	0,001	1,2907	0,001	0,25	0,008	0,2	0,001	0,12	0,05
2					2,232		1,2902
3					2,2322		1,2905
4					2,2341		1,2903
5					2,315		1,2904

 

 

  0,001 кг

 

6. Пример вычисления для одного опыта

 

 

 

 

6.1 Исходные данные

m = 2,549  гр =0,002549  кг

l = 0,12 м

M =0,2 кг

 

6.2 Погрешности прямых измерений

 

7.  Результат:

 

8.  Анализ полученного результата и вывод:

Метод с использованием баллистического маятника позволяет нам относительно быстро и достаточно удобно рассчитать скорость полёта пули. Малая погрешность ответа позволяет нам утверждать, что опыты были проведены чётко.