Лабораторна робота № 1-3.
ВИМІР ШВИДКОСТІ КУЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ балістичний маятник.
1. Мета роботи: знайти швидкість кулі.
2. Прилади та приладдя: балістичний маятник; пружинна гармата; шкала для відліку; набір куль.
3. метод вимірювань: на підставі законів збереження імпульсу і енергії за прямими вимірюваннями відхилень балістичного маятника обчислюється швидкість кулі.
Балістичний маятник являє собою масивний циліндр, підвішений на практично нерозтяжних нитках. На деякій відстані від циліндра вздовж його осі розташовується пружинна гармата. Швидкість кулі, випущеної гарматою, визначають за відхиленням спочатку нерухомого маятника. Якщо час t зіткнення кулі з маятником мало в порівнянні з періодом його коливань T (t T), то маятник не встигає помітно відхилитися від положення рівноваги за час непружного зіткнення. Це означає, що під час удару не виникає сили, яка прагне повернути маятник у вихідне положення. Тому в такому випадку систему «куля-маятник» можна розглядати як замкнуту і застосовувати до неї закон збереження імпульсу:
де m-маса кулі, v-швидкість кулі, M-маса маятника, v1-швидкість, яку набуває система «куля-маятник» після удару.
Якщо маси M і m, швидкість v1 знайдені з досвіду, то тоді швидкість v може бути обчислена з співвідношення (1.3.1). Очевидно, маси m і M можна визначити шляхом зважування. Швидкість же системи «куля-маятник» v1 можна знайти з таких міркувань. Після удару маятник повернеться навколо горизонтальній осі і його центр ваги підніметься на висоту h. Закон збереження механічної енергії при русі маятника після удару запишеться так:
Під час експерименту простіше виміряти горизонтальне відхилення маятника d, ніж висоту h. Висловимо h через d. Для цього скористаємося рис.1.
7.1. Сформулюйте закон збереження імпульсу.
7.2. Запишіть закон збереження імпульсу і закон збереження енергії для випадку центрального абсолютно пружного удару двох куль з масами m1 і m2. рухаються назустріч один одному зі швидкостями v1 і v2.
7.3. Чи можна визначити швидкість кулі масою m2. якщо відома швидкість кулі масою m1?
7.4. Знайти зміна механічної енергії системи «куля-маятник» після зіткнення.
8.1. Савельєв І.В. Курс загальної фізики. Т.1. Механіка. Молекулярна фізика. М. Наука. 1982.482 с. §§ 24, 27, 28.
8.2. Сивухин Д.В. Загальний курс фізики. Т.1. Механіка. М. Наука. 1989. 576 с. §§ 25, 26.
Для продовження скачування необхідно зібрати картинку: