Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 7(7)

Рубрика журнала: Физика

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3

Библиографическое описание:
Семёнов А.Е. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЁТА БАЛЛИСТИЧЕСКИХ СНАРЯДОВ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2017. № 7(7). URL: https://sibac.info/journal/student/7/78515 (дата обращения: 17.10.2019).

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЁТА БАЛЛИСТИЧЕСКИХ СНАРЯДОВ

Семёнов Альберт Евгеньевич

студент, кафедра ХТП, филиал ФГБОУ ВО УГНТУ в городе Салавате,

РФ, г. Салават

Знание способов измерения скорости полёта баллистических снарядов и умение пользоваться ими полезно владельцам метательного оружия и для тех, кто интересуется физикой. Первым, в свою очередь, это знание даже необходимо, ведь величина дульной энергии строго регламентирована в Федеральном законе "Об оружии" от 13.12.1996 N 150-ФЗ (для огнестрельного оружия ограниченного поражения или же травматического оружия, пневматического оружия, огнестрельного гладкоствольного длинноствольного оружия с патронами травматического действия).

Знание начальной скорости пули полезно и для корректировки огня на различных дистанциях. С таковой задачей справляется баллистический калькулятор, в который вносятся необходимые параметры оружия (дистанция пристрелки, высота прицела), метательного снаряда (начальная скорость пули и её баллистический коэффициент) и другие переменные (дистанция до цели, влажность воздуха, скорость ветра). Исходя из них, калькулятор вычисляет величину поправок, необходимых для внесения в прицел.

 

Рисунок 1. баллистический калькулятор Игоря Борисова

 

Допустим, стоит задача определить, соответствует ли определению «конструктивно сходное с оружием изделие» с дульной энергией до 3 Дж пневматический пистолет Crosman 1377. Для этого необходимо определить его начальную скорость полёта пули, а оттуда вычислим кинетическую энергию баллистического снаряда — пули, иными словами «дульную энергию».

Существуют два основных способа определения начальной скорости пули: с помощью баллистического маятника или специальным прибором — оптическим хронографом. Рассмотрим первый способ, так как он наиболее доступен для реализации на практике, и он более наглядно демонстрирует работу физических законов.

Принцип действия такого маятника основан на законе сохранения механической энергии и импульса. В результате выстрела кинетическая энергия пули передаётся маятнику, преобразовываясь в потенциальную, так как в нашем случае удар абсолютно неупругий (маятник продолжает двигаться вместе с пулей после столкновения). Величину подъёма маятника h можно зафиксировать, а зная её, ускорение свободного падения и массу маятника, нетрудно вычислить потенциальную энергию последнего.

 

Рисунок 2. Схема установки

 

Из равенства потенциальной энергии и кинетической можно вычислить начальную скорость пули v1.

Собрали установку, состоящую из опоры, на которой закреплена леска (длиной l=0,3) с маятником (в данном случае брусок пластилина m1=0,2кг). В непосредственной близости с маятником расположили «маркер», сделанный в виде треугольной призмы из листа бумаги формата А4, стоящим на чистом листе бумаги.

Произвели выстрел из пистолета по маятнику пулей m2=0,547 г.

Маятник отклонился на угол  и высоту h, передвинув маркер на определённую величину x, которую отметили ручкой.

Произвели ещё несколько необходимых выстрелов по маятнику и в оптический хронограф (результаты измерения прибором обозначим за v2).

Результаты отстрела перенесли в таблицу.

 

Таблица 1.

Результаты эксперимента.

m1, кг

m2, кг

l, м

v1 , м/с

v2, м/с

E , Дж

x, м

1

0,2

61,3

69

1

0,0293

2

0,200547

69

70

1,3

0,0329

3

0,201094

71

70

1,4

0,034

4

0,201641

74,2

72

1,5

0,0352

5

0,202188

70

71

1,3

0,0331

 

Выведем необходимые формулы для расчётов.

Как и было сказано выше, такая установка работает по принципу сохранения механической энергии и импульса:

для горизонтального направления выполняется закон сохранения импульса:

                                                                         (1)

где m1 — масса маятника, кг,

  m2 — масса пули, кг,

  v1 — начальная скорость пули, м/с,

  g — ускорение свободного падения g=9,8 м/с2,

   — кинетическая энергия маятника сразу после выстрела (в этой точке потенциальную энергию принимаем равной нулю),

    — потенциальная энергия системы в момент её остановки на высоте h.

,                                                                                        (2)

где — скорость после выстрела маятника с пулей.

Далее выразим высоту h через соответствующее горизонтальное смещение маятника x, которое удобнее измерять. Предположим, что угол отклонения маятника от положения равновесия α мал. Из рисунка 1 видно, что

,                                                                       (3)

где l — длина нити подвеса.

Из (2) получаем:

.                                                                                                        (4)

Решая уравнения (1) и (2), и подставив в конечную формулу выражение (4), получим искомую начальную скорость:

,                                                                                     (5)

Тогда дульная энергия будет равна

.                                                                                                  (6)

Подставим числовые данные в формулы (5) и (6) и полученные данные занесём в таблицу 1.

,

 (аналогично проводим расчёты с другими числовыми значениями).

В результате выяснилось, что дульная энергия соответствует нормам законодательства и составила в среднем 1,3 Дж. Средняя начальная скорость пули — 69 м/с пулей массой 0,547г.

 

Список литературы:

  1. Ишлинский А.Ю. Классическа механика и силы инерции. 1987 год. 321 стр
  2. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Том 1. Механика – М.: Наука, 1989. – 576 с.

Оставить комментарий