Определяне на скоростта на снаряда чрез усукване балистична платформа съдържание махало
Лабораторна работа №5 (FM-15)
Някои скорост снаряд с усукване балистична махало
Инструменти и аксесоари: лабораторно съоръжение FM 15 "Unifilyarny окачване", използван в настоящия документ, като усукване балистични махало; електронен блок FM 1/1; черупка (стомана цилиндър); линия.
Цел: определяне на скоростта снаряд чрез усукване балистична махало, определяне на момента на инерция на махалото с помощта на вибрациите при усукване, както и изследването на усукване (ротационен) хармонични трептения явление и напълно нееластично сблъсък.
Устойчива на балистични махалото е масивна твърдо тяло с известен инерционен момент, което може да извърши усукване трептения около ос на въртене и има устройство за спиране "черупки" с нееластичен сблъсък. Ако инерционният момент на махалото е неизвестен, за неговото място трябва да е възможно да се промени от момента на инерция. Момент на инерция на махалото може да се променя по два начина: 1), чрез преместване на насипни стоки (M 1) по протежение на линия, перпендикулярна на оста на въртене на махалото, така промяна на разстояние R от оста на въртене на стоки (Фигура 5.1A). 2) чрез отстраняване или инсталирането на насипни товари (m 1), закрепена върху равна и постоянно разстояние R от оста на въртене на махалото (фиг. 5.2а).
В тази работа, за да инсталирате FM-15 "Unifilyarny окачване с пистолет пролет" се реализира втори метод за промяна на инерционния момент. Устойчива на балистични махало тази инсталация е рамка, на която подвижен целта (чаша с пластелин) с противотежест и масивни товар 1 м, което може да бъде отстранен от махалото (фиг. 5.2а). Цялата система е спряно на две еластични опънати жици. Ако махалото се завърта на ъгъл а (фиг. 5.2б) и след това се освобождава под действието на еластичния въртящ момент на проводник започва да изпълнява усукване (въртене) хармонични трептения.
Използването на основния закон на динамиката на въртеливото движение M = Im · Ем. Ние се получи правото на движение на махалото. Еластична тел в съответствие със закона на Хук е M = -ka. където К - коефициент на пропорционалност (константа на усукване, блокът за завъртане) и знака минус показва, че в момента, в качеството на обратната посока на увеличаване на ъгъла на завъртане. Ако известно закона на изменение на ъгъла на завъртане а (т), ъгловото ускорение и след заместване в първоначалното уравнение и преобразуването ще
Определящ най-накрая получи
или компактен (5.1)
Уравнение (5.1) е диференциално уравнение на хармонични трептения. разтвор на който е известен от математика, има формата
и циклични (кръгов), честотата, свързана с коефициента на трептене период
Снаряд, заминаващи от устройството за задействане има инерция, от една страна, след като в чашата с глината, жилото започва да се движи по окръжност с радиус R. постъпателно движение и скорост "превръща" в момент на импулса на ротационното движение на снаряда
От друга страна, черупка удря глината, той спира и започва да се движи с махалото, като цяло, т.е.. Д. Няма абсолютно нееластично въздействие. Въз основа на закона за запазване на ъгловия момент, ние имаме (преди и след удара, при положение, че):
при което - ъгловата скорост на махалото, заедно с снаряда веднага след въздействие (максимум); Im - инерционният момент на махалото спрямо ротационната ос OO1; Нима - инерционният момент на снаряд по отношение на оста на въртене OO1; # 965; СН - линейна скорост на снаряда; MSN - снаряд маса; R - разстояние от центъра на снаряда, в пластелин остана на оста на въртене образец на OO1.
Тъй като MSN < MSN и R стойности могат да бъдат определени чрез директно измерване. За да се определи Im WM и използване на закона за запазване на енергията (или теоремата на кинетична енергия във въртеливо движение). Елементарно работна сила на еластичност на телта, когато тя се затяга Интегриране на този израз, при условие получаваме къде съм - максималният ъгъл на обрат. Тогава общата работна сила на еластичност на телта, когато е затягане на ч равен по модул където Ep - потенциална енергия на еластична деформация на жицата. В същото време, на кинетичната енергия на въртеливото движение на махалото в първоначалния път Според закона за запазване на енергията кинетична енергия се превръща в потенциална (изразходвани за работата на комисията) Ек = Ep = A: От уравнение (5.3) имат период на усукване махало колебанията на Като се има предвид това, уравнението (5.8), ние най-накрая намери ъгловата скорост на махалото веднага след като удари където периодът колебание Т на махалото и максималния ъгъл на усукване махало, след като е ударен от снаряд може да бъде получена чрез директно измерване. За да се определи Им използване израз (5.3) в писмена форма където Т 1 --- период трептения на махалото когато m 1 товар монтирани на махалото (рамка). Ако тези натоварвания да се премахне, след което Im инерционен момент, за да се промени и ще бъде равна на където R - разстояние от оста на въртене на центъра на тежестта на товара m 1. Уравнение (5.10) за нов инерционен момент ще има формата Заместването в уравнение (5.12) на стойността на к от уравнение (5.11), след трансформация накрая получаване на махалото инерционен момент (с тегло 1 М) Заместването в (5.5), формула (5.13) и (5.9) може да се изчисли скоростта на снаряд полет съгласно резултатите от директни измервания: Знаейки Im и T 1 може да бъде от (5.11), за да се изчисли константа к усукване. Описание на лабораторно настройка Монтаж (фиг. 5,3) се състои от основа 1, което се засилва колона вертикална (колона) 10. Той е неподвижно монтиран на дъното 2, средната 17 и горните скоби 9. Горни и долни скоби се използват за монтиране на касети за окачване и опъване торсионния (стомана) 3 и 8, който е свързан с метална конструкция 6 със стоки 7 са предназначени за монтаж на подвижна цел 5 с противотежест 11 или тестови проби (последно установени в рамката 6 в изпълнението в тази инсталация лаборатория "Определяне на моменти на инерция на твърди вещества чрез усукване вибрации"). Средният скобата 17 прикрепен брой мащаб на завъртане на ъгъла на усукване (ъглов обхват изместване) и са разположени: устройство за стрелба 12 (пружина пистолет) със задействащо устройство 13, предназначен за производството на "удар"; електромагнит 15 за провеждане конструкция 6 в положение на покой и освобождаване (а има вибрациите при усукване на рамка около вертикална ос); фоточувствителен 4 за откриване на периода на трептене рамка 6. Сила на електромагнит 15 да регулирате винт 14. електромагнит може да бъде монтиран по ъглово изместване на скалата на специална шина и гайката 16 обезопасени. Подвижна мишена 5 (чаша с пластелин), предназначена да удари "черупки", след като ударът му. Устройството работи от електронен блок FM 1/1. На предния му панел са: трептене брояч - Осветен дисплей, на който се показва п броя на пълните трептения; хронометър - светлина панел, който се показва на обща време н трептения в секунда; бутон "Start" - натискане на бутон се изключва електромагнита и след преминаване флаг метален прът фотоелектрически сензор, включени контра вибрации и хронометър; "STOP" бутон - натискане спира брояча вибрации и хронометър и активира електромагнит. На задния панел на електронния блок е ключ '' 01 '' ( '' мрежа '') - когато преминаването на електронното устройство се захранва, показва "против", и се превръща в електромагнит трептене на гишето драматичните и хронометър дъската. На следващо място, след преминаването флаг метален прът фотоелектрически сензор, включени контра вибрации и хронометър. ВНИМАНИЕ. За да не се свалят създаване на нула устройството е забранено да се върти на рамката 6 под ъгъл по-голям от 40 °. Избягвайте инсталация повратна (инсталация има само три крака). Свързване на устройството към електронният блок FM 1/1 техник е разрешено само в съответствие с паспорта, за да бъдат инсталирани. 1. Поставете товар 7 (м 1) към рамката. Уверете се, че целта е на линия 5 проверката за "удар" рамка пресича оптична ос (лъч) фотосондата 4, с червен флаг в рамките на нула показва ъглово отместване на скалата (рамката съхранява в изходно положение). Предварителни претенции. 7 включва настройка не е необходима мрежа. 2. Настройте електромагнит 15, така че неговия близък край на рамката 6 по скалата на самолет ъгъл показа не по-малко от 30 ° (така, че рамката 6 след изпичане на електромагнита не се гърчат). За да се намали влиянието на остатъчни ядро намагнитване колебания рамка електромагнит трябва да влиза леко навътре електромагнит (регулира чрез винт 14). 3. Задайте черупка на водещия лост 12, устройството за задействане, петел пролетта (първото кликване). Проверете настройката на нула на скалата. Леко разминаване червен флаг в рамка с нула мащаб е възможно да се премахне с ниски обрат средната конзола 17 по отношение на вертикалната подпора 10. Извършване на "удара", чрез завъртане на дръжката 13 на спусъка към или далеч от себе си. 4. Визуално се определя максималният ъгъл на отклонение обхват съм по десетобалната ъглово отклонение с червен флаг, монтиран на рамката. В този случай, главата трябва да се държи така, че при максимален ъгъл изм да се види червеното знаме (виж горната част на устройството). Ако снаряда два пъти подред не е залепнала за пластилин и падна леко до напълно нивото на вдлъбнатини от снаряд на пластелин. 5. Измерете с линийка на разстояние R от оста на въртене на рамката, за да "черупка" център заби в дъската. Това е удобно направено чрез поставяне на следния ред обвивка. 6. Отстранете обвивката на глината и повторете 5 пъти претенции. 3-5. измервания, съхранява резултатите в таблица. 5.1. 7. Включете в мрежата, като кликнете върху бутона '' 01 '' ( '' мрежа '') на задния панел на електронния блок. "Против" ще се показват на дисплея където хронометър и контра колебанията на. 8. Отхвърляне конструкция под ъгъл от 30 ° и се заключва посредством електромагнит. 9. Щракнете върху бутона "START" блок. 10. До хронометъра и определят колебание единична стойност време Т 1 десет трептения (п = 1 10) рамки, натискане на "стоп", се появява, когато броят 10. Резултатите от измерването на дисплея, магазин брояч колебанията в таблица. 5.1. 11. Повторете измерването 5 пъти на претенции. 8-10. След натискане на бутона "СТОП" се активира електромагнит. 12. Премахване на товари 7 (м 1) от рамката и се повтаря 5 пъти претенции. 8-10, повишаване момент t2 резултатите от измерването на десет трептения (N2 = 10) в таблицата на рамката. 5.1. 13. За всяко измерване (ред) на маса. 5.1 изчисли формула скорост снаряд (5.14). където m 1 - тегло на товара, кг (поставен на товар 7 грама); съм - максималният ъгъл на отклонение на рамка, RAD; и - периодите на трептене рамка съответно с 1 м и стоки без тях, с; R = (0,0525 ± 0,0005) m - разстояние от рамката оста на въртене на центъра на тежестта на товара 1 m; MSN - маса на "обвивката", кг (поставен на "снаряд" в грамове); R - разстоянието от оста на въртене до центъра на маса рамка "снаряд", заседнал в борда. Подход на учителя за преглед. 14. За избран в претенциите. Таблица 13 линия. 5.1 Оценка изпълнява махало изчисление инерционен момент от (5.13). първоначалната си ъглова скорост на (5.9) и скоростта на снаряд от (5,5). приемате във формула (5.9), като периодът от време T T 1. Подход на учителя да се преразгледа. 15. При вземане на доклад въз основа на експериментални данни, изчисляване на абсолютната грешка какво цени. R. т 1, Запишете резултатите в таблица 2 тона на метода на Student, изчисляване на абсолютната грешка на периодите Т1 и Т2 съгласно формули и (ако приемем, п 1 и п 2 като константа) и след това изчислява относителните грешки. 5.2. 16. Според формули (5.9) и (5.13) и (5.5) се изчислява средноаритметичната стойност и определяне на абсолютната грешка на изчисление по формулата (всички относителни грешки, като ги замества във формулата за изчисляване на абсолютната грешка винаги е необходимо да се вземат абсолютната стойност не, процент ): , Съхраняване на резултатите от изчисленията в таблица. 5.2. 1. Какво се наричат хармонични трептения? Дайте уравнение на хармонични трептения. 2. Определяне на променливите в уравнението на хармонични трептения. 3. Какъв удар нарича абсолютно еластична, напълно нееластично? 4. Определяне на формулата и пишат момент на сила, скорост и инерция. 5. Формулиране на закона за запазване на момента на импулса и пишат своя математически израз. 6. Формули за определяне на работа функция и кинетичната енергия на въртеливото движение на тялото спрямо фиксирана ос. 8. Определяне на периода на хармонични трептения. 9. Дай формула свързване период, и кръговата честота на хармонични трептения.