Obiectiv: Pentru a studia legea conservării impulsului în ciocniri inelastice, pentru determinarea vitezei unei metode pendul balistic glonț.
Principala poziție teoretică
pendul balistic este un corp greu suspendat pe fire duble. Pendulul tras orizontal de un glonț care devine blocat în ea. Bullet conform anumită viteză pendul, în care pendulul este deviat. Măsurată abaterea medie a pendulului, și este determinată de viteza glonțului. Astfel, prin pendul balistic se poate măsura în mod indirect viteza unui glonț.
În cazul în care pendulul coliziune timp glonț este mică în comparație cu perioada de oscilație a pendulului, pendulul nu are timp să se abată semnificativ de la poziția de referință în timpul coliziunii. Acest lucru înseamnă că, în timpul unei greve nu se va produce forțe care doresc să se întoarcă pendulul în poziția sa inițială, iar sistemul glonțului - pendulul poate fi considerată ca fiind închisă. Impactul unui proiectil la care este blocat în pendul este inelastică. Atunci când impactul inelastic legea conservării impulsului, care este un sistem de două corpuri are forma
unde - gloanțe greutate și pendulul balistică și viteza glonțului și a știftului pendul, - viteza pendulului cu glonț după impact. Ca și înainte de impactul cu o viteză pendul egală cu zero, în partea stângă a formulei (3.1) va avea doar primul termen. Directăm viteza de glonț de-a lungul axei de mișcare și de proiect cu formula (3.1) de pe axul:
După ce a lovit un pendul cu un glonț se va deplasa de-a lungul razei arcului. în cazul în care - lungimea firului de suspensie, și se ridică la o anumită înălțime. Datorită „pendul-glonț“ viteza sistemului greutate și energia cinetică va scădea la zero. Energia potențială a sistemului va crește contrariul. Pentru referință zero, energia potențială va coordona verticală a centrului de masă al pendulului înainte de a împușcat glonț.
Energia cinetică a sistemului imediat după impactul glonțului este. energia potențială a sistemului atunci când se abate la o înălțime egală. Pentru sistemul de pendulare-glonț după ce a lovit legea aplicabilă de conservare a energiei mecanice pe baza cărora putem scrie
Din ecuațiile (3.2) și (3.3) ne exprimăm viteza unui glonț
Deoarece greutatea glonț este de multe ori mai mică decât masa pendulului, valoarea în numărătorul cu formula (3.4), comparativ cu valoarea poate fi neglijată, și o formulă de calcul a vitezei glonțului în forma următoare:
Fig. 3.1. pendul balistic
Pentru a face o măsurare directă a înălțimii nu este întotdeauna convenabil, dar poate fi definită fie prin deformarea orizontală, sau unghiul de rotație al pendulului după ce a fost lovit de un glonț. Să pendula cu glonț deviat blocată de un unghi față de verticală.
Fig. 3.1 că abaterea înălțimii este exprimată prin unghiul de deflexie urmează:
cu condiția ca unghiul este mic, presupunem că
Având în vedere această viteză botul cu formula (3.4) poate fi exprimată după cum urmează:
Exprimă înălțimea de ridicare a centrului masei pendulului prin amploarea deformare orizontală. Pentru a utiliza un triunghi dreptunghic, prezentat în figura 3.1., Teorema lui Pitagora și scriere. Să ne suport deschis pe partea stângă; Presupunem că valoarea este mică în comparație cu alți termeni și apoi se obține. de unde
Fig. 3.2. Configurația experimentală
Instalația constă dintr-un trepied 6, în care o dublă suspensie 2 pendul balistic 1 este fixat într-un tub umplut cu bumbac (Fig.3.2). Vizavi de capătul deschis al tubului la aceeași înălțime situat arma 3. Pentru a măsura unghiul de deviere a pendulului după ce a fost lovit de un glonț servi săgeată 4 și 5. echer atașat la corpul indicatorului pendul, care permite controlul devierea pendulului orizontal. Măsurarea deflexie pe orizontală este produsă de linia 7, care este atașat la suport.
Secvența de execuție a lucrărilor.
1 mod. Determinarea vitezei prin măsurarea unghiului de deviere a pendulului.
Marcați poziția săgeții pe scara 4 5 raportorului - unghiul inițial. Pistol împușcat 3 nu, observați poziția săgeții 4, cu o deviere a pendulului - valoarea record.
Se determină unghiul de pendul.
Experimentele au fost realizate cu două gloanțe și a maselor. Fiecare glonț făcut 5-6 fotografii.
2 metodă. Determinarea măsurarea vitezei de deflexie pe orizontală pendulului. Pe linia 7 marchează poziția inițială a cursorului. Împușcat, pendulul este deviat. Marcați poziția sa cu o deviere.
Se determină mișcarea pendulului în orizontală.
Experimentul se repetă de 5-7 ori cu două gloanțe de mase diferite. Greutatea pendul balistic și greutăți de gloanțe prezentate pe un cadru de laborator.
Prelucrarea rezultatelor experimentale
1. Se calculează valorile medii secvențial. .
2. Valoarea calculată din formula (3.8), în care fie.
Pentru al doilea glonț a făcut aceleași calcule.
1. Precizia vitezei măsurători indirecte proiectilului, efectuate de prima metodă, se calculează cu formula
În (3.9) este inclus măsurători directe ale unghiului de eroare
în care: - factorul Student, - abaterea standard.
2. Precizia vitezei măsurători indirecte proiectilului, efectuate prin a doua metodă, se calculează cu formula
În acest caz, eroarea orizontală a măsurătorilor directe ale deflecție pendulului se măsoară prin formula
3. Rezultatele pentru fiecare proces reprezentat sub forma:
Extra: Determinarea vitezei glonț de-a lungul distanței de zbor pentru ardere orizontală.
mișcarea corpului aruncată orizontal cu o anumită înălțime, cuprinde două mișcări simultane: (. Figura 3.3) uniform uniform accelerată pe orizontală și pe verticală, cu o accelerație egală cu accelerația cădere liberă.
Gama de zbor, care se deplasează pe orizontală definită prin formula. . mișcarea corpului Timpul depinde de înălțimea punctului de aruncare și conectat cu acesta prin formula
Fig. 3.3 Principiul mișcării de independență.
Această setare este utilizată numai arma 3, care se desfășoară la marginea mesei, astfel că glonțul nu a ajunge la pendulul.
Se măsoară înălțimea de arma pe masă. După împușcat determină intervalul unui glonț - o distanță care a zburat pe orizontală. Pentru măsurători folosind linia 8. Experimentul este efectuat de 3-5 ori.
măsurarea distanței de zbor se efectuează pentru celelalte două valori arma elevația. .
Prelucrarea rezultatelor experimentale
1. Pentru fiecare valoare a înălțimii arma pe masa este intervalul de valori medii. . și se calculează valoarea medie a vitezei cu formula glonț
2. Determinarea directă intervalul erorilor de măsurare a zborului cu formula
3. Găsiți un erori de componente aleatoare măsurători indirecte viteza proiectilului:
4. Valorile componente ale ratei de eroare. asociată cu valoarea de măsurare. calculat cu formula
5. Eroarea totală a valorilor măsurate indirecte determinate prin formula:
6. Rezultatul este scris în formă.
laborator 4