Описание экспериментальной установки

Баллистический маятник ФПМ-09 это настольная установка (см. рис.4) К основанию крепится колонка, на которой установлены верхний, средний и нижний кронштейны.

Стальная проволока натянута между верхним и нижним кронштейнами.

Сам баллистический маятник представляет стержень с двумя
подвижными грузами равной массы, заканчивающийся с двух сторон
лопаточками с мишенями из пластилина. Маятник жестко закреплен на
стальной проволоке. Перемещая грузы вдоль стержня можно изменить момент инерции маятника. Стержень имеет шкалу, по которой определяют расстояние между центрами масс грузов и осью вращения маятника (см. рис.4).

 

На среднем кронштейне крепится пусковое устройство, предназначенное для пуска пули. При попадании пули в мишень маятник начинает совершать крутильные колебания.

 

Конец пускового устройства и стержень с грузами закрыты прозрачным экраном с нанесенной на нем круговой шкалой, по которой определяют угол отклонения маятника после выстрела.

На стальной проволоке также жестко закреплен короткий металлический стержень «водилка», который вместе с маятником ] совершает крутильные колебания и при этом перекрывает световой поток фотоэлектрического датчика, расположенного ниже среднего кронштейна. Фотоэлектрический датчик выдает сигнал на электрический миллисекундомер, находящийся на основании установки.

На передней панели миллисекундомера имеется табло «периоды» (количество периодов или число колебаний) и табло «время» (отсчет времени ведется в секундах), а также кнопки «СЕТЬ», «СБРОС», «СТОП». Электрический миллисекундомер выдает показания количества колебаний п (периоды) и время колебаний t, по которым можно вычислить период колебаний маятника Т = t / n.

Выполнение работы

1.Включить в сеть питания ключ миллисекундомера.

2. Нажать кнопку «Сеть», расположенную на лицевой панели миллисекундомера, при этом должны загореться лампочки и цифровые индикаторы, дать прибору 1 минуту прогреться.

3. Рукой отвести маятник на угол 15-20°, нажать кнопку «ПУСК» на миллисекундомере и убедиться, что он региструет время колебаний маятника. «Водилка» должна перекрывать световой поток фотоэлектрического датчика, Затем выключить миллисекундомер

4. Зарядить пусковое устройство, для чего одну из подвижных pучек повернуть вверх и вложить пулю, затем возвратить эту ручку в первоначальное положение. Потянуть обе подвижные ручки до щелчка.

5. Обнулить маятник, т.е. установить маятник и шкалу таким образом чтобы одна из лопаточек указывала на «0» шкалы

6.Оба груза максимально раздвинуть и измерить R ₁ линейкой

7. Произвести выстрел и определить угол максимального поворота маятника φ₁= к по круговой шкале (к – количество делений по шкале поворота) и измерить l₁ - расстояние от оси вращения до центра пули, залипшей в мишени при помощи линейки. Повторить эти действия 5 раз.

8. Найти среднее значение φ_1ср.

9. Включить и обнулить, нажав кнопку «СБРОС», счетчик времени.

10. Отклонить маятник на угол φ_1ср .

11. Измерить время 5 колебаний t₁. Повторить 5 раз.

12. Вычислите среднее время t_1ср.

13. Определите абсолютные погрешности измерения: Δ t = | t_cp – t |.

14. Передвиньте грузы на одинаковое расстояние R₂ от оси вращения и проделайте такую же работу с пункта 7 по 13.

15. Результаты измерений занесите в таблицу.

16. По рабочей формуле вычислите скорость пули.

 

 

№	t1	Δ t1	t2	Δ t2	φ1	φ2	l1	l2
ср

lср	R1	R2	n
			5

Контрольные вопросы

 

1. Сформулировать закон сохранения импульса и момента импульса.

2. Запишите выражение для импульса и момента импульса в векторной форме. Назовите их единицы измерения.

3. Можно ли считать, что кинетическая энергия в случае неупругого удара полностью переходит в потенциальную энергию маятника?

4. Почему воздействие маятник-пуля считается неупругим, центральным и прямым?

5. Что называется моментом инерции? Как определить момент инерции системы маятник-пуля и от чего зависит момент инерции системы?

6. Почему маятник называется баллистическим?

7. Почему систему маятник-пуля можно считать замкнутой?

8. Какими величинами определяется период физического маятника?

9. Сформулируйте теорему Гюйгенса-Штейнера.

 

Литература

1. «Лабораторные занятия по физике» под ред. Гольдина Л Л,М.: Наука,1983.