Лабораторна робота № 1. 6. Визначення швидкості кулі за допомогою балістичного маятника

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 59Следующая ⇒

Порядок виконання роботи

1. Вибрати для дослідження комплект, що складається із металевої пластини і кульки. Встановити пластину в напрямні пази похилої площини.

2. Вибрати і встановити кут нахилу площини коливань похилого маятника α ( α =20°; α =30°; α =40°; α =50°; α =60°; встановити послідовно).

3. Відхилити маятник від положення рівноваги на кут β₀ = 12°÷13° (відхиляємо завжди на однаковий кут). Відпустити маятник і полічити кількість повних коливань n маятника за час досліду. Коливання маятника згасають, тому за зниження кутової амплітуди до β_n = 2° рахунок n припинити. Число повних коливань n записати до табл. 1.5.1.

4. Кожен дослід з визначення n для конкретного значення α повторити 3 рази. Визначити середнє значення n_сер і записати до табл. 1.5.1.

5. Виміряти штангенциркулем діаметр кульки маятника і визначити D.

6. Значення кутів β₀ ; β_n перевести в радіанну міру за формулою:

.

7. Коефіцієнт тертя кочення для отриманого значення n_сер розрахувати за формулою:

8. Вибрати новий кут нахилу площини похилого маятника і повторити п. 3–8.

9. Оскільки результат обчислень коефіцієнта залежить від похибок підрахунку n_сер, необхідно накреслити графік залежності n_сер = f (tgα). Для цього позначити експериментальні точки з табл. 1.5.1 і за їхнім положенням провести пряму лінію для графічного усереднення отриманих результатів (рис. 1.5.4).

10. На початку та наприкінці графіка (рис. 1.5.4) вибрати дві точки 1 і 2, спроектувати точки на осі n_сер і tgα і отримати по два значення координат,(n_сер1; n_сер2) і відповідно (tgα₁; tgα₂). Розрахувати значення μ_к  за формулою:

Таблиця 1.5.1

α,_град

tg α

n

n_сер

β_{0 град}

β_{n град}

β_{0 рад}

β_{n рад}

D, м

μ_к, м

Контрольні запитання

1. Що називається тертям? Назвіть відомі вам види тертя.

2. Що називається силою тертя? Поясніть природу цієї сили.

3. Як встановити напрям вектора сили тертя?

4. Поясніть виникнення сили тертя кочення під час руху тіла без проковзування.

5. Якою є умова кочення тіла без ковзання?

6. Що називається коефіцієнтом тертя ковзання? Яка його розмірність?

7. Що називається коефіцієнтом тертя кочення? Яка його розмірність?

8. Опишіть метод вимірювання коефіцієнта тертя кочення в установці похилого маятника.

9. Як вивести формулу для розрахунку коефіцієнта тертя кочення в цій лабораторній роботі?

10. Які фактори впливають на величину коефіцієнта тертя кочення?

Мета роботи: вивчити основні поняття та закони кінематики поступального руху; закон збереження імпульсу; закон збереження енергії за поступального руху; практично визначити швидкість кулі.

Вказівки до виконання роботи

Для виконання роботи потрібно засвоїти такий теоретичний матеріал: система відліку, траєкторія, шлях і переміщення; швидкість і прискорення; збереження імпульсу та енергії в механіці; абсолютно пружний та непружний удар.

   Література: [1. т.1 §§ 1.1–1.4; 2.5; 3.3 – 3.5; 3.7. 2. §§ 1–4; 9; 13;15. 4. т.1 §§ 1; 3; 4; 19; 21; 24; 27; 28; 6, §§ 2.2.1, 2.2.2, 2.3.2, 2.5.3; 7, §§ 1.2, 1.3, 1.4].

Перед виконанням ознайомитись з вказівками до роботи № 1.3.

Балістичний маятник являє собою масивне тіло симетричних розмірів, підвішене на довгих нерозтяжних нитках довжиною  (рис. 1.6.1). Принцип дії такого пристрою для визначення швидкості кулі ґрунтується на тому, що куля масою , яка летить горизонтально зі швидкістю , влучає в масивне тіло масою  і застрягає в тілі. Розглядаємо взаємодію кулі з тілом, застосовуючи принцип абсолютно непружного удару. В результаті взаємодії тіл утворюється складне тіло масою , яке починає рухається з швидкістю .

Для визначення швидкості  кулі скористаємося законом збереження імпульсу для непружного удару:

                         (1.6.1)

Запишемо рівняння закону збереження енергії складного тіла , яке утворилось в процесі непружної взаємодії. Унаслідок руху складного тіла зі швидкістю  його кінетична енергія перетворюється на потенціальну енергію на висоті  (рис. 1.6.1).

.                  (1.6.2)

Висоту підйому  можна виразити через довжину нитки  (рис. 1.6.1):

,    (1.6.3)

де  – кут, на який відхиляється підвіс маятника після влучення кулі.

Після чого з рівнянь (1.6.1) та (1.6.3) визначається швидкість  початкового руху тіла :

.          (1.6.3)

З рівняння закону збереження імпульсу для непружного удару (1.6.1), врахувавши (1.6.3), знайдемо швидкість , з якою летіла куля:

,              (1.6.4)

де  – маса тіла, яка складається з суми мас мішені та підвісу
();  – маса кулі;  – довжина підвісу маятника;  – прискорення вільного падіння.

Отже, виконання роботи зводиться до вимірювання кута  після пострілу та розрахунку швидкості  за формулою (1.6.4).

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов