2 Зертханалық жұмыс баллистикалық маятник көмегімен оқТЫҢ Ұшу жылдамдығын анықтау жұмыстың мақсаты

Баллистикалық маятник дегеніміз ұзын жіптерге ілінген, массасы М цилиндр тәрізді дене болып табылады. Цилиндрдің орталық бөлігі пластилинмен толтырылған және маятниктің көлденең ауытқуын тудырудан сақтайтын төрт жіпке ілінген, өйткені оқ цилиндрдің осінен қырына кіруі мүмкін.Цилиндр түбінде көрсеткіш орнатылған, цилиндрге оқ тигеннен кейін, ол горизонталь шкала бойымен S қашықтыққа ауытқиды. Егер М маятник массасы m оқ массасынан көп үлкен болғандықтан, қозғалыс мөлшерінің сақталу заңын қолдану мүмкіндігі бар, яғни маятникті математикалық деп қарастыруға болады, сонда қозғалыс мөлшері моментінің сақталу заңының теңдеуі «оқ- маятник» жүйесі үшін қозғалыс мөлшерінің сақталу заңының теңдеуіне ауысады.

Маятник пен оқтың әсерлесуі серпімсіз болады, сондықтан импульстің сақталу заңы, х өсіне прокция бойынша, келесі түрде жазылады:
(1)
мұндағы - маятник массасы, - оқ массасы, - соққыдан кейінгі оқ тиген маятниктің жылдамдығы.

Бұл теңдеуді біреуінде қозғалмайтын айналу осі бар екі қатты денелердің соқтығысуы туралы есептерге қолдану тиімсіз болар еді. Соққыдан кейін маятник көлденең ось маңайында бұрылады және оның ауырлық центрі биіктікке көтеріледі. Соққыдан кейінгі механикалық энергияның сақталу заңы мына түрде жазылады:

1-ші суреттен көрініп тұрғандай, маятниктің массалық центрінің көтерілу биіктігі h мынаған тең:

мұндағы - маятниктің вертикаль күйден ауытқу бұрышы, – ілгіш ұзындығы.

Маятниктің көтерілу биіктігін нақты анықтау қиынға соғады. Бұл тығырықтан шығу үшін келесі амал қолдануға болады. Оқтың массасы маятник массасынан едәуір кіші, сондықтан зертханалық жұмыс барысында маятниктің вертикаль күйден ауытқу бұрышы 30 –дан артық емес. Аз ауытқу барысында . Сонымен қатар, бұрышының аз мәнінде маятниктің массалар центірі қозғалатын доға ұзындығы цилиндр түбінде көрсеткіштің S қашықтыққа ығысуына тең деп қарастырса болады (1сурет). 1-сурет

Осы жағдайларды ескере отырып келесіні аламыз:

(3) теңдеуді (1) теңдеуге қойып, іздеген шамамызды анықтаймыз: