Ход работы. 1. Определяем период (T) 10 полных колебаний по формуле (1) и среднее значение периода (Tср):

1. Определяем период (T) 10 полных колебаний по формуле (1) и среднее значение периода (T_ср):

 

. (1)

2. По формулам (2) и (3) рассчитаем момент инерции физического маятника:

 

, (2)

 

где m_M – масса маятника,

l_c – расстояние от оси вращения до центра масс маятника,

I_M – момент инерции маятника, равный

. (3)

 

3. Определяем погрешности измерений времени (приборная) (Δt_α) и периода колебаний (ΔT_α) маятника (ошибка косвенного измерения), а также момента инерции (косвенное измерение) маятника (ΔI_α) по формуле (4):

 

. (4)

 

4. Результаты измерений заносим в таблицу 1.

Таблица 1

φ =150; mм=(0,088±0,002)кг; lc=(0,120±0,005)м; N=10.
№ опыта	t, c.	Δtα, c.	T, c.	Tср, c.	ΔTα, c.	Iмср, кг·м2	ΔIмα, кг·м2
	8,00	0,005	0,800	0,79	0,0005	1,67·10-3	0,08·10-3
	7,99	0,799
	8,03	0,803
	7,79	0,779
	7,71	0,771

 

5. Измеряем углы отклонения маятника после выстрела в него пулями различной массы с учетом случайной и систематической (приборной) погрешностей измерений a по формуле (5):

 

. (5)

6. Проводим расчет скорости полета пули по формуле (6) и о погрешность измерений скорости по формуле (7):

, (6)

 

. (7)

 

7. Результаты измерений, расчетов, оценок погрешностей измерений сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2

lc=(0,120 ± 0,005)м; l1=(0,23 ± 0,005)м; Iм= (1,67 ± 0,08)·10-3 кг·м2; mм=(0,088 ± 0,002) кг.

mп1=(0,0052 ± 0,0005) кг (дюраль с отверстием)

mп2=(0,0068 ± 0,0005) кг (дюраль)

mп3=(0,0140 ± 0,0005) кг (сталь с отверстием)

α1

α2

α3

α4

α5

α1

α2

α3

α4

α5

α1

α2

α3

α4

α5

10,

α1ср= 9,460 Δa1α=1,260

α2ср= 13,50 Δa2α=1,450

α3ср= 24,10 Δa3α=1,570

v1ср, м/c

v2ср, м/c

v3ср, м/c

2,01

2,26

2,20

Δv1α, м/c

Δv2α, м/c

Δv3α, м/c

0,15

0,2

0,12

 

8. Определяем потери механической энергии по формуле (8):

. (8)

Таблица 3

mм=(0,088 ± 0,002) кг; lc=(0,120 ± 0,005) м l1=(0,23 ± 0,005)м; Tср ± ΔTα = (0,79 ± 0,0005) c.
mпi ± Δmпi			αсрi ± Δααi	Qср., Дж
0,0052 ± 0,0005	13,87	0,7	9,460 ± 1,260	-0,56·10-3
0,0068 ± 0,0005	12,13	0,4	13,50 ± 1,450	-0,01
0,0140 ± 0,0005	8,45	0,15	24,10 ± 1,570	-0,01

9. Строим график зависимости в координатах «v - » с учетом погрешности измерений скорости и массы пуль.

Заключение: по данным лабораторного эксперимента построена графическая зависимость в координатах «v - »,являющаяся линейной, что соответствует аналитической зависимости для скорости полета пули от ее массы до неупругого соударения с физическим маятником.

 

 

Вывод:

1. На основе законов сохранения момента импульса и механической энергии получена аналитическая зависимость для скорости полета пули и потери механической энергии в момент ее неупругого взаимодействия в системе «пуля – стержень».

2. Определены численные значения скорости полета пули.

3. Графически установлена линейная зависимость между скоростью пули и величиной, обратной корню квадратному из массы пули.

4. Определены численные значения потери механической энергии для трех случаев взаимодействия пуль, изготовленных из различных материалов.