Файл: Измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника.docx

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра общей и технической физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4По дисциплине Физика ^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}Тема работы: Измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника Выполнил: студент гр. БТБ-22 Павленко А.А. ^{(группа) (подпись) (Ф.И.О.)}Оценка:Дата:ПроверилРуководитель работы: __________________^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}Санкт-Петербург 2023Цель работы - определить скорость полета пули с помощью крутильных колебаний баллистического маятника.

Краткое теоретическое содержание

Явление, изучаемое в работе: явление неупругого соударения тел, в результате которого баллистический маятник совершает крутильные колебания.

Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

Момент инерции – скалярная величина, мера инертности тела при вращательном движении вокруг осиКрутящий момент – величина, характеризующая действие силы на механический объект, которая может вызвать его вращательное движениеПериод колебаний – наименьший промежуток времени, за который система совершает одно полное колебаниеАбсолютно неупругий удар – удар, при котором размер и форма соударяющихся тел не восстанавливаются

---

Абсолютно упругий удар – удар, при котором соударяющиеся тела после столкновения возвращаются в исходное состояние

Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых, получены расчетные формулы:

Закон сохранения момента импульса:В замкнутой механической системе тел сумма моментов импульсов тел остается постояннойЗакон сохранения полной механической энергии:В системе тел, в которой не действуют силы сопротивления, полная механическая энергий не изменяется во времени

Схема установки:

Баллистический маятник. 1 – стержни, 2 шт.; 2 – емкости с пластилином, 2 шт.; 3 – проволока; 4 – грузы.

Расчетные формулы:

1. 
   Момент инерции тела
   

m – масса пули [кг]М - масса груза [м]Т₁ и Т₂ – периоды колебаний маятника при различных положениях грузов R₁ и R₂[с] – наибольший угол поворота маятника,[рад]  – расстояние от оси вращения маятника до точки удара пули, [м]

2. 
   Период колебания
   

T = t/10

Формула для расчета погрешностей косвенных измерений:

Таблицы с результатами измерений и вычислений:

Таблица 1

---

Величины	R1	t1	T1	R2	t2	T2	amax	M	m	l	v
	м	с	с	м	с	с	°	кг	кг	м	м/с
1	0,09	23,562	2,3562	0,02	13,802	1,3802	40	0,2	0,0125	0,125	5,60167
2		23,512	2,3512		13,801	1,3801	40				5,62567
3		23,512	2,3512		13,803	1,3803	40				5,62652
4		23,554	2,3554		13,801	1,3801	40				5,60514
5		23,503	2,3503		13,799	1,3799	40				5,62923

Пример вычисления:

Исходные данные:R₁=0,09м T₁=2,3562с R₂=0,02м T₂=1,3802с a_max=38° M=0,2кг m=0,0125кг l=0,125мВычисления:a_max = 38*π/180 = 0,663Окончательный результат:v=5,60167

Анализ полученного результата:

Среднее значение скорости:

Средние значения:

---

Погрешность:

Погрешности прямых измерений:ΔR=0,0005мΔl=0,0005м Δm=0,0005кгΔt=0,001сΔM=0,001кгΔa_max=0.5⁰Погрешность косвенных измерений:Окончательный результат:

Анализ полученного результата:

Скорость полета пули в пневматическом пистолете составляет от 80 до 180 м/с. При этом масса пули составляет (45-55)*10^-5 кг. Учитывая, что масса пули в эксперименте составила 12,5*10^-3 кг и разнице пружин в механизме, можно сделать вывод о том, что скорость полета пули в эксперименте была найдена верно.

Вывод:

В ходе лабораторной работы была определена скорость полета пули с помощью баллистического маятника. Для этого были сделаны измерения времени колебаний баллистического маятника и выведена формула косвенной погрешности измерений. Найденное среднее значение скорости пули - . Вычислив погрешность измерения, мы получили, что она равна (12%).

---