Студопедия — ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПУЛИ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПУЛИ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ






 

Цель работы: познакомиться с баллистическим методом определения скорости пули, с применением законов сохранения импульса и энергии.

Оборудование: пружинный пистолет, пуля, баллистический маятник, шкала.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

 

Баллистический метод измерения скорости пули основан на том, что отклонение баллистического маятника после удара пули пропорционально ее скорости. Баллистический маятник представляет собой массивную мишень, подвешенную на нитях (рис. 1). Летящая пуля попадает в мишень, происходит удар и пуля застревает в мишени. Мишень отклоняется.

Существуют две идеализации реального удара: идеально упругий удар и абсолютно неупругий удар. При абсолютно неупругом ударе деформация тел пластическая и удар заканчивается на фазе сближения, после чего тела движутся совместно. Совместное движение тел после удара является признаком абсолютно неупругого удара. При неупругом ударе кинетическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию и в результате не сохраняется. Удар пули о мишень можно считать абсолютно неупругим ударом.

Из-за кратковременности взаимодействия тел при ударе возникают сравнительно большие внутренние ударные силы.
 
 
Это очевидно из уравнения второго закона Ньютона, согласно которому изменение импульса тела равно импульсу приложенной силы, . Тогда при . Так что внешними силами при ударе можно пренебречь и считать систему соударяющихся тел замкнутой. В этом случае выполняется закон сохранения импульса: в замкнутой системе тел сумма импульсов тел постоянна, или сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме импульсов тел после взаимодействия:

или . (1)

 

Для процесса неупругого удара пули о мишень закон сохранения импульса в проекции на ось Ох примет вид

 

mV = (m + M) U. (2)

 

 
 

То есть импульс пули до удара равен импульсу мишени с застрявшей пулей после удара. Здесь m, V – масса и скорость пули до удара, М – масса мишени, U – скорость мишени с застрявшей пулей после удара.

 

Приобретя скорость, мишень с пулей отклоняются по дуге окружности S, поднимаясь на некоторую высоту h (рис. 1). Для процесса подъема можно применить закон сохранения механической энергии: в замкнутой системе тел, силы взаимодействия между телами которой являются консервативными, механическая энергия постоянна, или механическая энергия тел до процесса взаимодействия равна их механической энергии после процесса. Рассмотрим правомерность применения закона. Во-первых, мишень с пулей и Земля являются замкнутой системой тел. Во-вторых, действующие между ними силы тяжести и упругости нитей подвеса являются консервативными. Поэтому

. (3)

То есть кинетическая энергия, которую приобрела мишень после удара пули, переходит по мере подъема в поле тяжести в потенциальную энергию мишени с пулей. Здесь h – наибольшая высота подъема мишени.

Вместо высоты h удобнее измерять смещение мишени по шкале S. Выразим высоту подъема через смещение по дуге окружности S (рис. 1). Высота подъема при отклонении мишени h = L – L cos b, где L – длина нити. При малых углах отклонения мишени функцию косинуса можно приближенно определить как сумму двух членов разложения в ряд: cos b = 1 − b 2 / 2. Тогда высота подъема через угол отклонения будет: h = L b 2 / 2. Угол b является центральным углом для дуги S и связан с ней соотношением S = Lb. Таким образом, высота подъема мишени может быть определена через смещение мишени формулой

. (4)

 

Решая совместно уравнения (2), (3) и (4), получим для скорости пули формулу

. (5)

 

Установка для изучения баллистического метода измерения скорости пули представляет собой мишень, подвешенную на нитях, и пружинного пистолета. Смещение мишени S после выстрела определяется по шкале.

 

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

 

1. Определить массу пули m взвешиванием на весах. Массу пули и параметры установки записать в табл. 1.

Таблица1

Масса мишени М, кг  
Масса пули m, кг  
Длина подвеса L, м  

2. Взвести пружинный пистолет, зарядить пулей и произвести пробный выстрел. Убедиться, что пуля попадает в мишень, и она отклоняется вдоль шкалы. При необходимости произвести регулировку длины нитей подвеса.

3. Произвести не менее шести раз выстрелы и измерить каждый раз смещение мишени S по шкале. Результаты записать в табл. 2.

Таблица 2

S, м             < S >, м =  

 

4. Произвести обработку результатов измерений. Определить среднее арифметическое отклонение мишени < S >. Записать в табл. 2. Определить по формуле (5) среднее значение скорости пули по среднему значению отклонения мишени < S>.

5. Оценить случайную погрешность измерения скорости пули, считая, что она обусловлена в основном случайной погрешностью измерения отклонения мишени после выстрела δ S по формуле

 

, где . (6)

Убедиться, что систематической погрешностью измерения скорости пули можно пренебречь.

6. Записать результат работы в виде V = < V> ± d V, P = 0, 90. Проверить, достаточно ли разумен результат.

Сделать выводы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Дайте определение импульса тела, сформулируйте закон сохранения импульса и условия его выполнения.

2. Запишите закон сохранения импульса для процесса неупругого удара пули о мишень.

3. Дайте определение консервативных и диссипативных сил. Приведите примеры.

4. Дайте определение кинетической и потенциальной энергий. Сформулируйте закон сохранения механической энергии и условия его выполнения.

5. Запишите закон сохранения механической энергии для процесса отклонения мишени с пулей после удара пули в поле тяжести.

6. Выведите формулу для расчета скорости пули через смещение мишени после удара.








Дата добавления: 2014-10-29; просмотров: 1924. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Билет №7 (1 вопрос) Язык как средство общения и форма существования национальной культуры. Русский литературный язык как нормированная и обработанная форма общенародного языка Важнейшая функция языка - коммуникативная функция, т.е. функция общения Язык представлен в двух своих разновидностях...

Патристика и схоластика как этап в средневековой философии Основной задачей теологии является толкование Священного писания, доказательство существования Бога и формулировка догматов Церкви...

Основные симптомы при заболеваниях органов кровообращения При болезнях органов кровообращения больные могут предъявлять различные жалобы: боли в области сердца и за грудиной, одышка, сердцебиение, перебои в сердце, удушье, отеки, цианоз головная боль, увеличение печени, слабость...

Кишечный шов (Ламбера, Альберта, Шмидена, Матешука) Кишечный шов– это способ соединения кишечной стенки. В основе кишечного шва лежит принцип футлярного строения кишечной стенки...

Принципы резекции желудка по типу Бильрот 1, Бильрот 2; операция Гофмейстера-Финстерера. Гастрэктомия Резекция желудка – удаление части желудка: а) дистальная – удаляют 2/3 желудка б) проксимальная – удаляют 95% желудка. Показания...

Ваготомия. Дренирующие операции Ваготомия – денервация зон желудка, секретирующих соляную кислоту, путем пересечения блуждающих нервов или их ветвей...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.019 сек.) русская версия | украинская версия