Лабораторная работа: Законы сохранения механики
V = (sin a /2)/ m1 )((2gl/3)(m2 2 +5m2 m3 +6m3 2 ))1/2 . (9)
Так как угол a мал, то можно заменить sin ( a /2) = a /2 (при этом угол надо выражать в радианах), где a =( S - S 0 )/ l ’ , l ’ – расстояние от оси вращения маятника до линейки, Scp – среднее значение положения указателя после выстрела и S 0 – начальное положение указателя.
Подготовка изделия к работе
1. Закрепить стойку с физическим маятником на основании. При этом обратить внимание на то, чтобы прорезь в подвижной части фиксатора охватывала неподвижную его часть и маятник перемещался по линейке без трения.
2. При необходимости переместить пружинное ружье так, чтобы пуля попадала в центр отверстия ловушки.
Порядок выполнения работы
1.Взвесить на весах пулю и определить ее массу m 1 .
2.Записать данные установки: m 1 =...., m 2 ....., m 3 =...., l =....., l ’=....
3.Рукояткой 11 (рис. 2) сжать пружину ружья и зафиксировать ее, повернув рукоятку против часовой стрелки.
4.Подняв подвижную часть фиксатора 6 на ловушке, перевести маятник в вертикальное положение.
5.Записать начальное положение указателя S 0 .
6.Через прорезь 12 в основании ружья вложить в него цилиндрическую пулю.
7.Произвести выстрел, повернув рукоятку по часовой стрелке.
8.Записать в таблицу положение указателя. Повторить опыт не менее 5 раз.
| № опыта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | S ср | Scp -So | a cp |
| S , мм |
9. Определить среднее значение угла a ср
a ср =( S ср – S0 ) /lґ.
10. Для каждого значения рассчитать скорость пули V по формуле (9). Значения 1, m1 , m 2 указаны на установке.
11. Рассчитать погрешность D V / V по формуле
( D V / V )={( D a / a )2 +( D m 1 / m 1 )2 +0.25[( D l / l )2 + +((2 m 2 +5 m 3 )2 D m 2 2 + (5 m 2 +12 m 3 )2 D m 3 2 ) / ( m 2 2 +5 m 2 m 3 + m 3 2 )]}1/2 .
Убедиться, что погрешность D g / g мала по сравнению с остальными относительными погрешностями.
12. Записать окончательный результат в виде
V =( V ± D V ).
Дополнительное задание: по данным эксперимента определить потери механической энергии при абсолютно неупругом ударе.
Контрольные вопросы
1.Сформулируйте закон сохранения момента импульса и закон сохранения энергии для баллистического маятника.
2.Дайте определение моменту инерции абсолютно твердого тела относительно оси. Каков его физический смысл?
3.Сформулируйте теорему Гюйгенса – Штейнера.
4.Напишите формулу для периода колебаний маятника (математического, физического, пружинного).
5.Объясните суть метода измерения скорости полета снаряда при помощи физического маятника. Получите формулу для скорости снаряда.