البندول القذفي – قياس سرعة الرصاصة

ماذا تعرض

يُستخدم البندول القذفي لقياس سرعة رصاصة. تنغرز الرصاصة في قالب معلّق في تصادم عديم المرونة تمامًا: يُحفظ الزخم، أي m·v = (m + M)·V، أما الطاقة الحركية فلا تُحفظ، إذ يتحول الجزء M/(m + M) منها إلى حرارة وصوت وتشوه. وفي أثناء التأرجح تُحفظ الطاقة الميكانيكية، فيكون ½V² = gh. وبالجمع بين المرحلتين نحصل على v = (m + M)/m · √(2gh). يهمل النموذج مقاومة الهواء والاحتكاك عند نقطة التعليق، ويعدّ القضيب عديم الكتلة، ويفترض أن التصادم ينتهي قبل أن يتحرك القالب.

طريقة الاستخدام

اضبط «الرصاصة m» و«السرعة v» و«القالب M» و«القضيب L»، ثم اضغط «إطلاق» وراقب مسطرة الارتفاع في أثناء تأرجح القالب. قارن أشرطة الزخم قبل التصادم وبعده، ثم أشرطة الطاقة. بعد ذلك فعّل «وضع القياس (إخفاء v)»: اضغط «إطلاق»، واقرأ h، واحسب سرعة الرصاصة، وأدخلها في خانة «السرعة التي حسبتها:» ثم اضغط «تحقّق». ويعطيك زر «رصاصة جديدة» سرعة مخفية أخرى.

المعاملات القابلة للتغيير

• كتلة الرصاصة 2–50 g
• سرعة الرصاصة 100–900 m/s
• كتلة القالب 0.5–10 kg
• طول القضيب 0.5–3 m
• وضع القياس (إخفاء سرعة الرصاصة)

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا لا يمكن تطبيق حفظ الطاقة الميكانيكية من لحظة انطلاق الرصاصة حتى أعلى نقطة يبلغها القالب؟
2. إذا تضاعفت كتلة القالب M، فكيف يتغير ارتفاع الصعود h ونسبة الطاقة المفقودة؟
3. إلى أي أشكال الطاقة تتحول الطاقة الحركية المفقودة في التصادم؟