Кинематический способ

Установка для этого опыта состоит из вала, приводимого во вращение электроприводом на который насажены два картонных или бумажных диска с размеченными секторами черного и белого цвета и находящимися на заданном расстоянии l друг от друга. Диски разделены на четное число секторов (4 белых и 4 черных) и зачерчены через один. Сектора служат для удобного определения углового смещения отверстий, пробитых пулей и для определения частоты вращения дисков стробоскопическим методом. На расстоянии 15-20 см от первого диска в станке закрепляется ружье. Если стрелять из ружья в покоящиеся диски, то при правильной установке ружья, на обоих дисках отверстия расположатся на одной прямой, параллельной оси вала.

Если же стрелять во вращающиеся диски, то отверстия будут смещены. Объясняется это тем, что за время, пока пуля летит расстояние от первого диска до второго, точка на втором диске, лежащая против отверстия на первом, успевает пройти дугу j, которую можно измерить транспортиром при совмещении дисков.

Время полета пули между дисками для равномерного движения пули:

, (8)

где – скорость полета пули.

Это же время можно выразить через угол поворота дисков на угол j и угловую скорость вращения:

, (9)

где , Т – период вращения дисков.

Из (8) и (9) находим скорость полета пули (считаем, что она одинакова при вылете из ружья и между дисками):

. (10)

Для определения периода вращения дисков используем стробоскопический метод, в основу которого положено стробоскопическое освещение, т.е. освещение короткими вспышками, следующими через равные промежутки времени. Приборы, позволяющие получить стробоскопическое освещение, называются стробоскопами и служат для наблюдения и количественного измерения времени периодических процессов.

Если световые вспышки следуют через промежутки времени, точно совпадающие с периодом движения тела или кратные ему, то тело кажется остановившимся.

В данной работе стробоскопом является прибор лампа-вспышка которого может мигать с заданной по шкале прибора частотой от 10 до 150 Гц. Если направить лампу на вращающийся диск с размеченными секторами белого и черного цвета, то можно выбрать такую частоту вспышек лампы при которой количество секторов остается тем же самым, что и без лампы и при этом они как бы не движутся. При этом черный сектор за время между вспышками успевает переместиться в такой же соседний черный сектор (или белый переместиться в белый сектор). Это и создает иллюзию застывшего изображения. Если попытаться увеличивать частоту мигания стробоскопа, то следующая частота при которой будет получится неподвижное изображение будет в два раза больше первой. При этом число черных и белых секторов удвоится (объясните почему). Если первая частота равна и количество черных (или белых) секторов равно n, то частота вращения:

= , (11)

где - частота мигания стробоскопа, при которой получается неподвижное изображение. Например, частота стробоскопа равна 28 Гц при которой черные или белые секторы на диске кажутся неподвижными. Значит, частота вращения будет 7 Гц, если черных или белых секторов на круге по четыре. Зная частоту вращения, можно найти время одного оборота или период:

T = = . (12)

С учетом (12) формула (10) принимает вид, используемый при расчете скорости полета пули кинематическим способом:

. (13)

Дата добавления: 2014-11-07