Определение скорости пули при помощи баллистического маятника

Лабораторная работа №2.

 

Определение скорости пули при помощи баллистического маятника.

 

Цель работы:экспериментальное определение скорости пули при помощи баллистического маятника.

Работу выполнять только с разрешения преподавателя и с лаборантом.

 

Приборы и принадлежности: баллистический маятник, пневматические пистолет или ружьё, набор пуль.

Описание установки.

Баллистический маятник представляет собой цилиндр, подвешенный на четырех длинных нитях. К цилиндру прикреплена стрелка для отсчета его горизонтального смещения. Шкала отсчета помещена под цилиндром. Стреляющее устройство представляет собой ружьё или пистолет, которое может быть закреплено в штативе.

 

Теоретическое введение.

 

Схему баллистического маятника можно представить в виде тела, повешенного на длинной нерастяжимой нити (рис. 1).

Пуля, летящая со скоростью υ₀, после центрального соударения с покоящимся телом (цилиндром) застревает в нем. Система пуля–цилиндр изолирована в горизонтальном направление, и на основании закона сохранения импульса можно записать:

 

mυ₀= (m+M) υ (1)

 

где m, M – соответственно масса пули и цилиндра, υ – модуль скорости тела вместе с пулей после соударения. Скорость системы υ после соударения можно определить из закона сохранения механической энергии.

После удара маятник отклонится на угол α, а цилиндр поднимается на высоту h.

 

Пренебрегая сопротивлением воздуха и массой нити можно записать:

 

(2)

 

Отсюда находим скорость υ:

 

(3)

 

Высоту h можно выразить через длину l и угол отклонения маятника α. Из рис. 1 следует:

 

(4)

 

Если маятник отклоняется на малый угол α, то

 

. S = α l. (5)

 

где S – горизонтальное смещение цилиндра.

Подставив (3) в (4) с учетом (5), получаем начальную скорость пули:

 

. (6)

 

Таким образом, для экспериментального определения скорости пули υ₀ необходимо знать массу пули m, массу цилиндра M, длину l, ускорение свободного падения и измерить горизонтальное смещение маятника.

Масса цилиндра, пули и длина нити указаны на установке.

 

Экспериментальная часть.

 

1. Отметить по шкале положение стрелки n₀ в состояние равновесия цилиндра.

2. Зарядить ружьё и произвести выстрел.

3. Отметить положение стрелки по шкале при максимальном отбросе цилиндра n.

4. Аналогичные измерения произвести не менее пяти раз. При повторных испытаниях цилиндр необходимо возвращать в начальное положение, и выстрел производить только по неподвижному цилиндру.

5. По результатам измерений вычислить горизонтальное отклонение маятника S=n-n₀ для каждого испытания и найти среднее значение горизонтального отклонения, обозначенное в Таблице 1 как <S>.

6. По формуле (6) подсчитать скорость пули υ₀, используя среднее значение горизонтального отклонения маятника

7. Результаты измерений и расчётов занести в Таблицу 1.

 

Таблица1: Результаты измерений.

 

N	S = n - n0, м	<S>,м	m ,кг	M, кг	l, м	g, м/с2	υ0,,м/с

 

Контрольные вопросы.

 

1. Приведите название лабораторной работы и сформулируйте её цель.

2. Какие законы механики использовались при выводе расчетной формулы

для вычисления скорости пули?

3. Сохраняется ли механическая энергия при ударе пули о цилиндр?

4. Сформулируйте закон сохранения механической энергии.

5. Сформулируйте и запишите закон сохранения импульса.

6. Перечислите этапы выполнения лабораторной работы.

7. Запишите формулу, по которой вы будете вычислять скорость пули.

8. Какое численное значение скорости пули вы ожидаете получить.