Теоретическое введение. Основным элементом лабораторной установки является крутильный маятник (рис

Основным элементом лабораторной установки является крутильный маятник (рис. 2). При попадании в него выпущенной стреляющим устройством «пули» маятник начинает вращаться вокруг вертикальной оси. Максимальный угол q_max маятника из положения равновесия связан со скоростью υ₀ пули соотношением

, (1)

где m – масса пули, ℓ– прицельное расстояние (рис. 1), I – момент инерции маятника, D – постоянная момента упругих сил.

Для экспериментального определения скорости пули удобно преобразовать соотношение (1) так, чтобы в него входили непосредственно измеряемые на опыте величины. Сначала воспользуемся формулой для периода колебаний Т слабо затухающего крутильного маятника и исключим неизвестную величину D

. (2)

В результате получим

. (3)

Согласно теореме Гюйгенса – Штейнера, момент инерции маятника

, (4)

где 2М – масса двух имеющихся на маятнике подвижных грузов,

R – расстояние от центра масс каждого из этих грузов до оси вращения.

Подставляя это выражение в (3), получаем следующую формулу для определения скорости пули:

. (5)