Вариант 1

Если пренебречь моментом сил трения при его движении, то можно воспользоваться двумя законами сохранения.

На основании закона сохранения момента импульса, считая удар полностью неупругим, можно написать:

, (1)

где m- масса пули,l- расстояние от оси вращения маятника до точки удара пули,- угловая скорость маятника сразу после удара,J₁- момент инерции маятника.

Закон сохранения энергии, применяемый после удара, дает:

, (2)

где - угол наибольшего поворота маятника,D- модуль кручения.

Решая совместно эти два уравнения, получаем:.

, (3)

Так как момент инерции пули во много раз меньше, то уравнение (3) может быть записано в виде:

. (4)

Для исключения величины Dможно поступить следующим образом. Изменим период колебаний маятника, зависящий от его момента инерции и постоянной упругих сил, изменив расстояние между грузами. Тогда

, (5)

, (6)

где и- периоды колебаний при первоми второмзначениях момента инерции. Уравнения (5) и (6) дают:

, (7)

Выразим через разность моментов инерции:

(7)

и подставим (7) в выражение (4):

(8)

Учитывая, что

,

,

где - момент инерции подвеса без грузов,- масса груза,и- моменты инерции маятника, соответствующие расстояниями, получим:

.

Подставляя последнее выражение в (8), и выражая периоды через время nколебаний, приходим к формуле для расчета скорости пули:

(9)

Порядок выполнения работы

1. Включить в сеть шнур питания миллисекундомера. Нажать на кнопку СЕТЬ, расположенную на лицевой панели миллисекундомера, при этом должны загореться лампочки и цифровые индикаторы. Дать миллисекундомеру прогреться 2-3 минуты.

2. Измерить расстояние от оси вращения маятника до грузов (6-7 см).

3. Зарядить спусковое устройство, для чего его левую подвижную ручку повернуть вверх и вложить пулю, затем возвратить ручку в горизонтальное положение. Потянуть за обе подвижные ручки до щелчка

4. Убедившись, что маятник находится в состоянии покоя, произвести выстрел. Для этого правую подвижную ручку опустить вниз.

5. По шкале определить максимальный угол отклонения маятника .

6. Измерить расстояние lот оси вращения маятника до центра пули, залипшей в мишени.

7. Измерения провести 5 раз.

8. Повторить пункты 3-5 не менее 5 раз.

9. Измерить время n= 10 колебаний маятника, отклонив маятник на угол, определенный по пункту 5, и нажать на кнопку СБРОС миллисекундомера. Измерения провести 3 раза.

10. Сблизить грузы до расстояния (2-4 см) и повторить пункт 9.

11. Результаты измерений и погрешности измерительных приборов занести в таблицу.

12. Произвести математическую обработку результатов измерений, найти по формуле (9) скорость пули vи ее погрешностьv.

Таблица измерений

, рад

, рад

m0, г

m, г

l, мм

 l, мм

n

, мм

, мм

, мм

, c

, c

, c