Цель работы: изучение закона сохранения момента импульса и метода измерения крутильным баллистическим маятником скорости полета пули
|
Скачать 63.71 Kb.
|
Цель работы: изучение закона сохранения момента импульса и метода измерения крутильным баллистическим маятником скорости полета пулиЗадача: 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 СВЕДЕНИЯНастоящая 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 УСТАНОВКИСхема 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
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 
