ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ МОНТАЖНОГО ПАТРОНА С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО КРУТИЛЬНОГО МАЯТНИКА
Цель работы: изучение законов сохранения на примере баллистического крутильного маятника.
Приборы и принадлежности: баллистический крутильный маятник, комплект монтажных патронов, блок миллисекундомера.
Описание экспериментальной установки
Общий вид баллистического маятника показан на рисунке. Основание 1 оснащено регулируемыми ножками 2, позволяющими выровнять прибор. В основании закреплена колонка 3, на которой закреплены верхний 4, нижний 5 и средний 6 кронштейны. К среднему кронштейну прикреплено стреляющее устройство 7, а также прозрачный экран, с нанесенной на него угловой шкалой 8 и фотоэлектрический датчик 9. Кронштейны 4 и 5 имеют зажимы для крепления стальной проволоки 10, на которой подвешен маятник, состоящий из двух мисочек, наполненных пластилином 11, двух перемещаемых грузов 12, двух стержней 13, водилки 14.
Порядок выполнения работы
1. Сняв прозрачный экран, установить грузы на расстоянии r1 от оси вращения.
2. Маятник установить в нулевое положение.
3. Вложить патрон в пружинное устройство.
4. Вытолкнуть патрон из пружинного устройства.
5. Измерить максимальный угол отклонения φ1 маятника.
6. Включить счетчик времени (на панели индикаторы измерителя высвечивают «0»).
7. Отклонить маятник на угол φ1, и затем пустить его.
8. Нажать кнопку «СТОП», когда счетчик покажет девять колебаний, записать время десяти полных колебаний t1. Вычислить период колебаний Т1. Данные занести в таблицу №1, пункты 7,8 повторить еще четыре раза.
9. Установить грузы на расстоянии r2. Выполнить пункты 2-8 для расстояний r2.
10. Вычислить по формуле скорость для пяти измерений:
11. Оценить абсолютную погрешность вычисления скорости по разбору пяти значений скорости (табл. №1).
r = 0,12 м, m = 3,5 г., М = 0,193 кг.
Таблица №1
| № опыта | r1 = 0,09 м | r2 = 0,02 м | |||||||
| φ1 | t1 | Т1 | φ2 | t2 | Т2 | V | |||
| град. | рад. | с | град. | рад. | с | м/с | |||
| 1. | |||||||||
| 2. | |||||||||
| 3. | |||||||||
| 4. | |||||||||
| 5. |
Расчетная часть
Контрольные вопросы
Сформулируйте закон сохранения момента импульса.
Момент импульса системы «патрон-маятник» относительно оси сохраняется:
Сформулируйте закон сохранения энергии.
При колебании маятника кинетическая энергия вращательного движения системы превращается в потенциальную 
упругодеформированной проволоки при кручении:
Напишите уравнение движения твердого тела вокруг неподвижной оси
4. Что такое крутильный маятник и как определяется период его колебаний?
Крутильный маятник представляет собой массивный стальной стержень, жестко прикрепленный к вертикальной проволоке. На концах стержня закреплены мисочки с пластилином, который позволяет патрону «прилипать» к маятнику. Также на стержне имеются два одинаковых груза, которые могут перемещаться по стержню относительно его оси вращения. Это дает возможность менять момент инерции маятника. С маятником жестко закреплена «водилка», позволяющая фотоэлектрическим датчикам отсчитывать число его полных колебаний. Крутильные колебания обусловлены упругими силами, возникающими в проволоке при ее кручении. При этом период колебаний маятника:
5. Как по-другому можно определить в данной работе скорость монтажного патрона?
