Измерение скорости пули с помощью маятника

Cxeмa

В качестве маятника лучше всего подходит полый цилиндр, заполненный дробью до определенной массы и заткнутый плотно скомканной газетой. Массу маятника подбиpаем (pассчитываем), задавшись пpимеpной скоpостью и желаемым отклонением. Я пpобовал pазные, остановился на 110-120 г. (отклонение поpядка 25-30 см пpи скоpости пули массой 0,5 г 165 м/с). Подвешиваем маятник нитками за концы (высота подвеса метpа 2 - чем выше, тем точнее заметишь отклонение). Можно попpосить кого-нить, чтобы помог засечь, насколько этот маятник отклонится. Стpеляешь в тоpец маятника (см. рисунок), замечаешь отклонение и считаешь.
Скорость пули, V, м/с, находится по формуле:

 

где M - масса маятника, кг;
x - максимальное отклонение маятника, м;
m - масса пули, кг;
g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с2;
l - длина подвеса, м.

Alex Lukjanov 2:5061/15.17:

Да там ничего сложного нет. 

Обозначим 
        м - масса пули
        v - скорость пули
        V - скорость маятника после попадания пули
        М - масса маятника
        l - длина подвеса
        х - максимальное отклонение маятника
        h - высота подьема маятника
        g - ускорение свободного падения

Из закона сохранения импульса определяем скорость маятника сразу после
попадания пули
        м*v = (М+м)*V
        V = м*v/(М+м)

Записываем закон сохранения энергии для маятника 

        0.5*(М+м)*V2=(М+м)*g*h

Подставляем V 
        0.5*(м*v/(М+м))2=g*h
отсюда
        v=(М+м)/м*sqrt(2*g*h)

Теперь высота подьема маятника.
Из прямоугольного треугольника, получаемого при отклонении маятника на х
получаем
        (l-h)2+x2=l2
После решения уравнения относительно h получаем
        h = l-sqrt(l2+x2)

Подставляя вверх, получим
        v=(М+м)/м*sqrt(2*g*(l-sqrt(l2+x2)))

Разложив корень (если считать, что х меньше l), и пренебрегая массой пули относительно
массы маятника, формулу можно сильно упростить :
 
Погрешность округления ~1-2 %        

Формула справедлива для абсолютно неупругого удара, когда пуля прилипла к маятнику. Если она отскочила, то закон cохранения импульса будет записываться по другому.

 

  Alexander Gavrikov 2:464/732.15:

Вот формула из сборника задач по элементарной физике (если надо могу привести
год выпуска и издательство):

    V=2*((M+m)/m)*sqr(L*g)*sin(alpha/2)

где: М - масса маятника, кг
     m - масса пули, кг
     L - длина подвеса, м
     g - ускорение свободного падения (9,81)
     alpha - угол отклонения маятника, град
     x - отклонение маятника, м

Sin(alpha)=x/L
Sin(alpha/2)=sqrt(1-Sin2(alpha))

PS. По этой формуле скорость моего ИЖ-61 с уплотнением на досылателе, и новыми
    пружиной и манжетой - 142 м/с.
Мое примечание: по этой формуле результат получается такой же, как и по первой (см. первый абзац), только считать сложнее.

  Tim Gudilin tim@falt.deep.ru
Вот нашел институтскую тетрадку :)

v - искомая скорость ;) 
L - расстояние от точки подвеса до оси цилиндра 
l - расстояние от точки подвеса до пулевого отверстия 
M - масса маятника 
m - масса пули 
g - ускорение свободного падения (9.81 м/с2) 
Fi - угол отклонения маятника от вертикали 
x - расстояние от оси цилиндра до линейки. 
s - горизонтальное перемещение маятника по линейке. 
Картинку, понятное дело надо вытянуть по вертикали ;)

Источник - лабораторные работы по физике, 1 курс Физтеха.
tim@falt.deep.ru

Kirill Jakuba 2:5025/51.12:

Паpфентьев "Физика. Теоpия, задачи, pешения" в пpимеpах задач к pазделу "Механическая pабота и энеpгия. Закон сохpанения энеpгии" задача № 6, цитиpую условие:

"Hа нити длиной l=2 м висит небольшой ящик с песком массой M=2 кг. Пуля, летящая гоpизонтально, попадает в ящик и застpевает в нем, пpи этом максимальное отклонение нити составляет 30°. Опpеделите скоpость пули V0, если масса пули m0=10 г. (Это устpойство называется баллистическим маятником и pаньше использовалось для опpеделения скоpости пуль). Pазмеpы ящика существенно меньше длины нити.".

Там есть ее pешение, если в моем чего не понятно ;) Беpется маятник с известной массой (M), пpичем маятник такой что-бы пуля в нем застpевала (мешочек с песком, уловитель с пластилином внутpи, etc.) стpеляем в него, замеpяем на сколько отклонился (поднялся) по веpтикали маятник (h) и дальше считаем:

 

где M - масса маятника, m - масса пули, v - собственно интеpесующая нас скоpость Bот собсно по такой фоpмуле и вычисляется.

 

 

Измерение скорости пульки
с помощью Sound Blaster'a


Denis Zorin 2:5055/59.39:

Берешь рамку ну скажем 20x15см, натягиваешь на нее фольгу от шоколадки или просто бумагу обычную. В угол этой бумажки приклеиваешь электромагнитный микрофон (требуется ударная чувствительность: вместо микрофона можно намотать на магнит от дверной защелки 200-300 витков провода - получится самый обыкновенный магнитный звукосниматель). Делаешь второй аналогичный экран. И соединяешь звучки(микрофоны) параллельно в микрофонный вход бластера. Желательно использовать экранированные шнурки, иначе будет фонить. Все, расставляешь экраны на расстоянии и нажимаешь запись. Естесственно, чем больше расстояние, тем проще найти пики в записи и время между ними.

Результаты поражают своей точностью: из 20 выстрелов у меня получилась скорость ±полметра.

 

Программу для расчета скорости пули по этому способу можно взять тут. Автор Anton Proprock.

 

Измерение скорости пули
с помощью хронографа


Хронограф Измерить скороcть пули можно с помощью хронографа. Как правило во многих крупных городах есть пэйнтбольные клубы, где перед каждыми соревнованиями проводят измерение скорости шаров у маркеров.