Лабораторные работы. Механика / Физика. Мех. ЛР. Определение скорости пули баллистическим методом

Приборы и принадлежности: баллистический маятник (при нем линейка с бегунком), секундомер, пневматическое ружьё с комплектом пуль.

Цель работы: определение скорости полёта пули.

ХОД РАБОТЫ:

1. Период колебаний маятника Т определим с помощью секундомера отношением времени 10 колебаний к их количеству.

.

2. Произведём 6 выстрелов из пневматического ружья и измерим величину отклонения бегунка по линейке.

3. Снимем банку с подвесов и определим её массу М взвешиванием на весах.

4. Внесём полученные данные в таблицу 1.

Таблица 1.

n	, мм	, мм	, мм	, мм	, м/с	V	V, м/с
	29	26,33	-2,67	1,89	65,195	0,072	4,694
	27		-0,67
	28		-1,67
	17		9,33
	29		-2,67
	28		-1,67

5. Т. к. погрешности m, M, , и Т сильно отличаются друг от друга, а наибольший разброс даёт величина, то при определении ошибок измерений погрешности в определении m, M, Т можно считать равными нулю. Погрешность в определении скорости пули определим погрешностью .

.

.

Для нахождения погрешности измерений найдём отклонения:

;

;

;

;

;

.

и среднюю квадратичную ошибку измерения:

.

Зная , найдём относительную ошибку в определении скорости:

.

а затем и абсолютную погрешность:

.

6. Оценим силу, развивающуюся при ударе пули о банку.

; ; =>.

.

7. По результатам опыта определим кинетическую энергию пули перед ударом и кинетическую энергию банки после удара.

.

.

.

ВЫВОД:

В данной лабораторной работе мы экспериментальным путём определили с помощью баллистического метода скорость пули. В ходе эксперимента было установлено, что при взаимодействии неупругих тел значительная кинетическая энергия этих тех переходит в их внутреннюю энергию.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Почему при выводе формулы (5.5) мы пользовались законом сохранения энергии, ведь кроме силы тяжести на маятник действует ещё и силы натяжения нитей?

К процессам после удара применяется закон сохранения энергии, т. к. движение происходит в поле сил тяжести, а нити работы не совершают. При горизонтальном движении сила тяжести, действующая на банку постоянна, сила натяжения нити также постоянна, т. к. отношение квадрата расстояния, пройденного бегунком дли нити величина очень маленькая. Следовательно сила тяжести и сила натяжения нити уравновешивают друг друга во всех точках перемещения банки, а это значит, что система, в которой находятся банка и пуля является замкнутой, и поэтому к ней можно применять закон сохранения энергии.

2. Почему при ударе пули о банку не выполняется закон сохранения энергии? В самом деле, передача импульса от пули к банке обусловлена силой трения между пулей и пластилином, при этом закон сохранения импульса выполняется. Но та же самая сила трения передаёт банке и кинетическую энергию. Почему же банка получает лишь очень малую часть потерянной пулей кинетической энергии?

Во время столкновения в системе действуют диссипативные силы (силы, при действии которых на механическую систему её полная механическая энергия убывает, переходя в другие, немеханические формы энергии, например, в теплоту.), уменьшающие кинетическую энергию движения. Поэтому применять закон сохранения энергии в его механической форме к процессам, проходящим во время удара, нельзя. Механическая энергия частично или полностью переходит во внутреннюю.

3. Футболист с разбега бьёт ногой по мячу. Во сколько раз скорость мяча отличается от скорости бега футболиста, если удар абсолютно упругий?

Скорость мяча после удара будет равна скорости футболиста перед ударом.