Dobrý den,
potřeboval bych zjistit, jak dlouho trvá doba od nárazu pístu ve vzduchovce po vymetení diabolky z hlavně. Snažím se změřit a spočítat úsťovou rychlost, ale někde mi tam"přebývá"asi 0,058 vteřiny. Mohla by to být tato prodleva od pohybu pístu po opuštění střely hlavně?
Díky za radu, Jirka.
Pokud myslíš tohle což asi myslíš tak to normálně funguje
Hele:
Rychlost výstřelu diabolky
Jednou z mnoha metod, jak lze určit rychlost projektilu při výstřelu, je změřit dráhu dřevěného špalíku, kterou urazí na podložce po zásahu projektilem. Tato úloha se řeší většinou pouze teoreticky a je vhodná k procvičení mechanických zákonů zachování, pohybových rovnic a tření.
Potřeby
vzduchovka, dřevěné prkno (0,5 - 1 m dlouhé) nebo jiná deska, několik dřevěných kvádříků (50 - 300 g těžkých), metr, váhy
Provedení
Prkno položíme na stůl a na něj postavíme k jednomu kraji dřevěný špalík. Nabitou vzduchovku přiložíme hlavní zboku ke špalíku vodorovně s podložkou a vystřelíme. Kvádřík se posune o několik centimetrů až o několik desítek centimetrů (podle hmotnosti). Tuto vzdálenost změříme metrem.
K výpočtu rychlosti diabolky budeme potřebovat znát její hmotnost, tu určíme zvážením většího počtu diabolek.
Také budeme potřebovat znát součinitel tření mezi kvádříkem a podložkou. Ten můžeme změřit některou klasickou metodou, například změřením úhlu naklonění prkna, při kterém kvádřík sjíždí po prkně rovnoměrným pohybem, viz [1] lab. cv. č. 5. Z rovnosti sil na nakloněné rovině v takovém případě vychází pro součinitel tření f v závislosti na úhlu naklonění a roviny:
f = tga
Výpočet
Označme si hmotnost diabolky m a její rychlost při výstřelu v. Hmotnost dřevěného kvádříku je M a rychlost kvádříku s diabolkou těsně po zásahu je w.
Při zásahu musíme počítat se zákonem zachování hybnosti (mechanická energie střely se nepřemění pouze na pohybovou energii kvádříku, ale také na deformace a teplo, což neumíme vyjádřit).
Po zásahu se pohybová energie kvádříku se střelou postupně přeměňuje na práci třecích sil, kterou vyjádříme jako součin třecí síly a dráhy s uražené kvádříkem. Zákon zachování energie tedy nyní můžeme zapsat ve tvaru
,
odkud rychlost kvádříku se střelou po zásahu je rovna:
Dosazením do prvního vztahu pro zachování hybnosti dostáváme hledanou rychlost výstřelu diabolky:
Poznámky
Měření můžeme provést pro více kvádříků o různých hmotnostech a porovnat výsledky. Při srovnání výsledků je potřeba dávat pozor, zda se při nízké hmotnosti kvádřík pohyboval celou dobu po podložce (například nenadskakoval). Při velké hmotnosti kvádříku může naopak hrát roli i překonávání klidového tření.
Výsledek lze též srovnávat s jinou metodou měření, například střelbou do kvádříku zavěšeného na nitích - známé balistické kyvadlo.
Při řešení je důležité upozornit na rozdíl mezi zákonem zachování hybnosti a energie - zachování energie mohu použít ve výpočtu pouze tehdy, když umím vyjádřit všechny složky, na které se přeměňuje.
Pokus lze využít například v souvislosti se zadáním praktického problému v opakovacích seminářích.
Literatura
1. Bednařík, M., Široká, M.: Fyzika pro gymnázia - Mechanika. PROMETHEUS, Praha 2000.
+
Neneseme odpovědnost za správnost informací a za škodu vzniklou jejich využitím. Jednotlivé odpovědi vyjadřují názory jejich autorů a nemusí se shodovat s názorem provozovatele poradny Poradte.cz.
Používáním poradny vyjadřujete souhlas s personifikovanou reklamou, která pomáhá financovat tento server, děkujeme.