7 класс. Закон сохранения энергии

 Для определения скорости пули можно использовать баллистический маятник, состоящий из тяжелого ящика (трубы) с песком массой М на длинных бифилярных подвесах

(см. рис.)

Конструкция подвесов позволяет избежать закручивания ящика вокруг вертикальной оси и обеспечить достаточно медленное поступательное движение ящика при его подъеме на высоту  h.

Поскольку ящик обладает большой массой (а, следовательно, инертностью), а взаимодействие пули с песком (застревание пули) происходит быстро, то рассмотрение процесса можно разбить на два этапа. Первый этап – неупругий удар пули с ящиком, на котором выполняется закон сохранения импульса и приобретение ящиком (вместе с застрявшей там пулей) скорости  U. Закон сохранения энергии на этом этапе нарушается, поскольку часть энергии идет на разогрев пули и песка. Второй этап – подъем ящика с пулей, имеющих начальную скорость  U, на высоту h.  На этом этапе выполняется закон сохранения энергии, и происходит переход кинетической энергии ящика с пулей в потенциальную.

Измерение высоты, массы пули и ящика с песком позволяют вычислить начальную скорость пули.