Баллистический маятник: скорость пули
Пуля неизвестной скорости застревает в подвесном бруске. Снимайте максимальный угол при разных длинах подвеса и восстанавливайте v₀ из импульса и энергии.
Цель работы
Определить скрытую скорость пули v₀ по θ_max: после абсолютно неупругого удара V = √(2gL(1−cos θ)) и v₀ = (M+m)V/m. Усредните несколько запусков при разных L.
Оборудование
- Баллистический маятник (пуля застревает)
- Транспортир
- Известные массы m, M
- Линейка (L)
Эксперимент
Теория
При застревании (абсолютно неупругий удар) импульс: m v₀ = (M+m) V. Дальше энергия: V² = 2gL(1−cos θ_max). Итого v₀ = (M+m)/m · √(2gL(1−cos θ_max)). Стенд прячет v₀ и скорость после удара; вы читаете только транспортир.
Ход работы
- m, M и g известны. Скорость пули зафиксирована и скрыта. Меняете только длину подвеса L.
- Выстрелите; снимите θ_max по транспортиру. Добавляется малый угловой шум.
- Таблица считает v₀ из V = √(2gL(1−cos θ)) и v₀ = (M+m)V/m.
- Повторите не менее чем для 6 разных длин примерно от 0,80 до 1,60 м.
- Возьмите среднее столбца v₀ и сравните с эталоном.
Вывод
Средняя восстановленная скорость пули согласуется со скрытым значением в пределах допуска. Основные погрешности: шум транспортира, идеализация абсолютно неупругого удара и пренебрежение трением подвеса.