Описание экспериментальной установки

Общий вид унифилярного подвеса показан на рис. 2. Основание I оснащено регулируемыми ножками 2, которые позволяют выставлять горизонтальное положение прибора. На основании закреплена колонна 3, к которой крепятся верхний 4, средний 5 и нижний 6 кронштейны.

К среднему кронштейну прикреплен пружинный пистолет 7, обеспечивающий полет пули, а также прозрачный экран с нанесенной на него шкалой 8 для отсчета угла поворота маятника при попадании в него груза. Кронштейны 4 и 6 имеют зажимы, служащие для крепления стальной проволоки, на которой подвешен маятник. Маятник состоит из двух стержней 9, перемещаемых грузов 10, двух кювет, наполненных пластилином 11, указателем 12, перекрывающим световой поток идущий к фотоэлектрическому датчику 13. Фотоэлектрический датчик соединен с секундомером, шкала которого выведена на переднюю панель прибора.

На лицевой панели 14 размещены следующие клавишные переключатели: «ПУСК» - начало измерения, «СТОП» - окончание измерения. На задней панели установки находятся: клавишный переключатель «СЕТЬ» - включение прибора в сеть и выходное гнездо, служащее для подключения фотоэлектрического датчика и заземляющий зажим.

Для приготовления прибора к работе необходимо:

1. заземлить прибор;

2. произвести выравнивание прибора;

3. включить сетевой шнур в сеть. Прибор готов к работе сразу после включения сетевого напряжения и не нуждается в нагреве.

4. установить мишень в рамку, убедиться, что мишень находиться на линии «выстрела», а флажок рамки пересекает оптическую ось фотодатчика.

5. установить грузы на рамке.

Определение скорости полёта снаряда проводится по следующей схеме:

1. Обнулить маятник, т.е. установить маятник в таком положении, чтобы черта на шкале показывала угол отклонения ;

2. Установить «снаряд» на направляющий стержень спускового устройства, взвести пружину и произвести «выстрел». Визуально определить максимальный угол отклонения рамки по шкале угловых перемещений с помощью флажка, закрепленного на рамке и расстояние от оси вращения рамки до центра отпечатка «снаряда», залипшего в мишени (с помощью линейки);

3. Измерения повторить 5 раз.

4. отклонить рамку на угол 30⁰ градусов и зафиксировать ее с помощью электромагнита, нажав кнопку «СЕТЬ» на задней панели блока;

5. нажать кнопку «ПУСК» и измерить время десяти полных колебаний t. Вычислить период колебаний T. Нажатие клавиши "СТОП" произвести после десятого колебания;

,

6. снять грузы с рамки и повторить измерения периода десяти колебаний рамки без грузов. Определить период ;

7. скорость полета снаряда вычислить по формуле (15). Иметь в виду, что , M – масса грузов, m – масса «снаряда».

8. Данные записать в таблицу.

9. Выполнить статистическую обработку результатов измерения с использованием метода Стьюдента.

Контрольные вопросы

1. В каком случае к системе снаряд-маятник можно применить законы сохранения?

2. Дайте определение момента силы, момента инерции твердого тела?

3. Запишите законы сохранения момента импульса и механической энергии для баллистического маятника до и после попадания в него снаряда.

4. Получите дифференциальное уравнение колебания баллистического маятника.

5. Как в данной задаче можно определить момент инерции маятника?

6. Сформулируйте теорему Гюйгенса - Штейнера и укажите, где она применяется в данной задаче.

Литература

1. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М., 1986. 223 с.

2. Иверонова В.И. Физический практикум, ч.1, Механика и молекулярная физика. М., 1967, 260 с.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. М., Наука. 1987. Т.1.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: