Примеры работ
Нет комментариев Определение скорости полета пули на крутильно-баллистическом маятнике
Цель работы: применение законов сохранения момента импульса и механической энергии для определения скорости полета пули.
Приборы и принадлежности: крутильно-баллистический маятник, технические весы с разновесами, пружинный пистолет, пуля, секундомер.
Краткая теория
Моментом силы относительно точки О называется векторное произведение радиус-вектора на силу: . Моментом импульса материальной точки относительно точки О называется векторное произведение радиус-вектора на импульс материальной точки : . Момент импульса материальной точки изменяется, если на нее действует момент сил: – уравнение моментов для материальной точки (основной закон динамики вращательного движения). Для системы материальных точек производная по времени от момента импульса системы материальных точек относительно произвольного неподвижного начала равна геометрической сумме моментов внешних сил относительно того же начала: (1) – уравнение моментов для системы материальных точек. Если момент внешних сил относительно неподвижной точки О, называемой началом, равен нулю, то момент импульса системы относительно того же начала остается постоянным во времени. Это положение называется законом сохранения момента импульса.
Векторное уравнение (1) эквивалентно трем скалярным уравнениям моментов относительно неподвижных осей X, Y, Z, которые получаются из (1) путем проецирования на неподвижные оси декартовой системы координат:
и – моменты импульса и сил относительно произвольной оси . Если момент внешних сил относительно какой-либо неподвижной оси равен нулю, то момент импульса системы относительно той же оси остается постоянным во времени. Это закон сохранения момента импульса относительно оси.
Применим уравнение моментов относительно оси для вращательного движения. Ось – ось вращения. Момент импульса материальной точки относительно оси равен , момент импульса системы точек равен , где – момент инерции системы материальных точек относительно оси вращения. Если точки распределены непрерывно (твердое тело), то . Уравнение моментов можно записать , если .
Теория метода и описание установки
Прямое измерение скорости пули является нелегкой экспериментальной задачей, поэтому распространены косвенные методы измерения, в том числе метод крутильно-баллистического маятника.
Рис.1. Маятник.1 – основание маятника; 2 – мишень; 3 – штанга; 4 – стальная проволока; 5 – стойка с перекладиной; 6 – зеркало; 7 – осветитель.
Для проведения эксперимента на штангу маятника симметрично относительно оси вращения на максимально возможном от нее расстоянии прикрепляют две одинаковые мишени, наполненные