ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Частина І. Визначення густини тіла правильної геометричної форми

Мета роботи. Вивчити правила обробки результатів фізичних вимірювань. Визначити по-
хибку непрямих вимірювань густини циліндричного зразка за результатами багатократних прямих вимірювань його геометричних розмірів і маси.

Прилади і обладнання

1. Тіло циліндричної форми.

2. Вимірювальна лінійка.

3. Штангенциркуль.

4. Мікрометр.

Самостійна підготовка.

1. Студент вивчає правила користування вимірювальними приладами.

2. Вивчає класифікацію і теорію похибок, а також методи обробки результатів експерименту.

Завдання 1. Вимірювання густини матеріалу циліндричного зразка.

Таблиця 1

Номер вимірювання Виміряне значення Середнє значення Відхилення від середнього значення Середньоквадратичні відхилення Інструментальна похибка Випадкова абсолютна похибка Абсолютна похибка прямих вимірювань Відносна похибка, %
Маса зразка, m, г
                 
Діаметр зразка, d, мм
               
   
   
   
   
Висота зразка, h, мм
               
   
   
   
   

1.1. За допомогою мікрометра або штангенциркуля виміряти діаметр d та висоту h циліндра. Результатизаписати у табл. 1.

1.2. Визначити інструментальні похибку вимірювань і записати результат в табл.1.

1.3. Значення маси зразка, а також величину випадкової похибки та інструментальної похибки, які були знайдені при вимірюванні маси, отримати у викладача. Результатизаписати у табл.1.

Завдання 2. Визначити похибки прямих вимірювань.

2.1. Опрацювати результати прямих вимірювань. Для цього спочатку розрахувати середні значення за формулами

де n = 5 кількість вимірювань. Результати розрахунків занести до табл. 1.

2.2. Відхилення від середніх значень розрахувати за формулами

2.3. Середні квадратичні відхилення розрахувати за формулами

Для маси вважати середньоквадратичне відхилення рівним відхиленню. Результати обчислень занести до табл. 1.

2.4. Визначити випадкову похибку прямих вимірювань за формулами

де коефіцієнт Стьюдента tСт= 2,78 при n = 5 і надійній ймовірності a = 0,95. Для маси величина випадкової похибки задається викладачем.

Обчислення виконати не більше ніж із чотирма значущими цифрами[1] і результати розрахунків занести до табл. 1.

2.5.Абсолютну похибку обчислити за формулами

2.6. Обчислити відносну похибку за допомогою формул

Результати розрахунків занести до табл. 1.

Завдання 3. Обчислити густину циліндричного зразка і похибку непрямих вимірювань.

3.1. Обчислити середнє значення в одиницях СІ, використовуючи значення

= __________________

3.2. Обчислити абсолютну похибку вимірювання густини циліндричного зразка. Оскільки відносна похибка вимірювання густини тіла визначається формулою:

________________ ,

абсолютна похибка може бути визначена за формулою:

________________

3.3. Остаточний результат записати у вигляді

______________

3.4. Визначити відносну похибку вимірювання густини

Використовуючи табл. 2 визначити матеріал, з якого виготовлено циліндричний зразок.

Таблиця 2

Речовина Густина, кг/м3 Речовина Густина, кг/м3
Дуб Олово
Парафін Сталь
Графіт Залізо
Граніт Латунь
Алюміній Мідь
Мармур Молібден
Дюралюміній Срібло
Титан Свинець
Цинк Платина


Висновки

 

У результаті виконання роботи було визначено густину циліндра:

______________

За результатами вимірювань матеріал, з якого виготовлено циліндр, такий: _______________

__________________________________________________________________________________.

Відносна похибка вимірювання становить ____________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Дата виконання лабораторної роботи __________________________________________________

Оцінка за допуск до лабораторної роботи _____________________ Підпис __________________

Оцінка за захист лабораторної роботи ________________________ Підпис __________________

ПИТАННЯ ДЛЯ ДОПУСКУ й ЗАХИСТУ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
ТА ДЛЯ ПОТОЧНОГО МІКРОМОДУЛЬНОГО КОНТРОЛЮ

1. Яке можна дати визначення вимірюванню фізичної величини?

2. Чи можна під час вимірювань дістати дійсне значення фізичної величини? Чому?

3. Дати визначення міри.

4. Дати визначення вимірювального приладу.

5. Дати визначення похибки вимірювання.

6. Дати визначення абсолютної ті відносної похибки вимірювань.

7. Що таке точність вимірювань?

8. Дати визначення прямим вимірюванням. Навести приклади.

9. Дати визначення непрямим вимірюванням. Навести приклади.

10. Які існують похибки за характером та за їх впливом на результати вимірювання?

11. Дати визначення систематичної похибки. Які існують види систематичної похибки?

12. Охарактеризувати методичну систематичну похибку.

13. Охарактеризувати інструментальну систематичну похибку.

14. Охарактеризувати особову систематичну похибку.

15. Дати визначення та охарактеризувати випадкові похибки.

16. Навести правила оцінки випадкової похибки прямих вимірювань.

17. Як враховувати випадкову та систематичну похибки?

18. Яку інформацію несе коефіцієнт Стьюдента, від чого він залежить?

19. Як розрахувати похибку непрямих вимірювань? Виведіть формулу.

20. Які вимоги до точності обчислень похибки вимірювань?

21. Дати визначення та охарактеризувати грубі похибки.

22. Запишіть та поясніть формулу для абсолютної похибки прямих вимірювань.

23. Запишіть та поясніть формулу для абсолютної похибки непрямих вимірювань.

24. Поясніть, скільки цифр треба залишати у записі середнього значення фізичної величини, скільки цифр треба залишати у записі абсолютної похибки?

25. Що називають густиною тіла?

26. Сформулюйте порядок розрахунку похибок прямих та непрямих вимірювань.

 


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

ДИНАМІКА ОБЕРТАЛЬНОГО РУХУ.
ВИЗНАЧЕННЯ МОМЕНТУ ІНЕРЦІЇ ТВЕРДОГО ТІЛА
ЗА ДОПОМОГОЮ МАЯТНИКА ОБЕРБЕКА

Мета роботи. Вивчити основний закон динаміки обертального руху. Визначити момент інерції тіла, що обертається.

Прилади і матеріали.

1. Маятник Обербека.

2. Набір тягарців.

3. Електронний секундомір.

4. Лінійка.

5. Штангенциркуль.

Самостійна підготовка.

1. Студент вивчає динаміку обертального руху.

2. Знайомиться з правилами користування вимірювальними приладами.

3. Вивчає теорію маятника Обербека і методику проведення експерименту.

4. Вивчає теорію похибок, а також методи обробки результатів експерименту.

Дослідження обертального руху в роботі проводиться за допомогою хрестоподібного маятника (маятник Обербека), що являє собою валик (рис. 1), який обертається на підшипниках, на якому є два шківи 1 і 2 із загальною віссю обертання. Перпендикулярно до валика в одній площині приєднані чотири стержні 3, по яких можуть переміщуватися циліндричні тягарці 4. Їхнє положення на стержнях фіксується по мітках І, ІІ і ІІІ за допомогою гвинтів. На один із шківів намотана нитка з прив'язаним вантажем 5 масою m. Під дією сили ваги цього вантажу виникає рівноприскорений обертальний рух маятника. Висота падіння вантажу h визначається по вертикальній шкалі 6.

Завдання 1. Визначення моменту інерції хрестовини маятника Обербека.

1.1. Зняти тягарці зі стержнів.

1.2.Виміряти радіус шківа, на який намотано нитку з вантажем. Результат записати у вигляді:

__________________ м.

Для знаходження Rсер і DR з використанням штангенциркуля провести вимірювання 5 разів, знайти методичну похибку і, знаючи інструментальну похибку штангенциркуля, за відомими правилами вирахувати DR.

1.3.Записати масу тіла, що приводить в рух маятник Обербека, та висоту його падіння h:

__________________ кг,

__________________ м,

де Dmін — інструментальна похибка у визначенні маси (дається викладачем); Dhін — інструментальна похибка визначення висоти.

1.4. За допомогою секундоміра визначити час опускання вантажу з висоти h (п’ять разів). Результати вимірювань занести до табл. 1.


Зверніть увагу: починати вимірювання часу необхідно з моменту = 0, тобто зі стану спокою.

Таблиця 1

Положення Номер досліду Час опускання tі, с Середнє значення часу tcер, с Відстань li Висота опус­кання тіла h, м
Без тягарців      
 
 
 
 
І        
 
 
 
 
ІІ        
 
 
 
 
ІІІ        
 
 
 
 

Завдання 2. Визначення моменту інерції маятника Обербека разом з тягарцями

2.1. Надіти на стрижні чотири однакові тягарці, закріпити їх на перших мітках стрижнів, потім провести вимірювання відповідно згідно з п. 1.4.

2.2. Визначити відстань віссю обертання і центром мас тягарців l (серединою тягарців). Оскільки ми не можемо точно визначити положення центра маси тягарця, для визначення l вимірюємо відстань між лівими краями двох тягарців, розміщених на одній прямій по обидва боки від осі обертання. Ця відстань буде дорівнювати відстані між центрами мас двох тягарців. Розділивши її на 2, отримаємо точне значення величини l. При такому методі вимірювання відстані потрібно інструментальну похибку поділити пополам. Значення li для трьох положень тягарців занести до табл. 1.

2.3. Перемістити тягарці на другі, а потім і на треті мітки та зробити аналогічні вимірювання згідно з п. 2.1—2.2.

2.4.Обчислити похибку вимірювання часу опускання вантажу для положення без тягарців. Для цього спочатку розрахувати середнє значення за формулою

де n = 5 — кількість вимірювань;

— обчислити відхилення від середнього значення

— визначити середньоквадратичне відхилення

— обчислити випадкову похибку вимірювання часу опускання вантажу

де = 2,78 — коефіцієнт Стьюдента для n = 5 та надійної ймовірності a = 0,95;

— абсолютну похибку обчислимо за допомогою формули

— обчислити відносну похибку за допомогою формули

Результати розрахунків занести до табл. 2.

Таблиця 2

Положення Номер досліду Середнє значення часу tсер, с Відхилення від середнього зна­чення с Середнє квадра­тичне відхилення часу с Абсолютна похибка Dt, c Відносна похибка et, %
Без тягарців          
 
 
 
 

 

Завдання 3. Визначити момент інерції тягарців.

3.1. Обчислити моменти інерції хрестовини без тягарців J0 та з тягарцями J1, J2, J3 в I, II і III положеннях за формулами

= _________________ кг×м2,

= _________________ кг×м2,

= _________________ кг×м2,

= _________________ кг×м2.

3.2.Відносну похибку вимірювань моменту інерції для J0 обчислити за формулою

______________

3.3.Визначити абсолютну похибку вимірювань за формулою

= ___________. кг×м2

Завдання 4. Побудувати графік залежності моменту інерції тягарців від квадрату їх відстані до осі обертання

4.1.Визначити моменти інерції тягарців у трьох положеннях

____________________________ кг×м2,

___________________________ кг×м2,

___________________________ кг×м2.

4.2.Побудувати графік залежності моменту інерції тягарців від квадрата їх відстані до осі обертання Jтяг і= f

Jтяг i

4.3. Екстраполювати графік Jтяг і= f прямою лінією (Jтяг і= a + k ). Знайти кутовий коефіцієнт k і параметр а, а також дати пояснення їх фізичного змісту.

Висновки

У результаті виконання роботи _________________________________________________

______________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата виконання лабораторної роботи __________________________________________

Оцінка за допуск до лабораторної роботи _________________ Підпис ______________

Оцінка за захист лабораторної роботи _____________________ Підпис ____________

ПИТАННЯ ДЛЯ ДОПУСКУ Й ЗАХИСТУ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
ТА ДЛЯ ПОТОЧНОГО МІКРОМОДУЛЬНОГО КОНТРОЛЮ

1. Сформулюйте закон обертального руху твердого тіла.

2. Якими кінематичними і динамічними характеристиками описується обертальний рух твердого тіла?

3. Що таке момент сили, від чого він залежить і за яким правилом визначається напрямок вектора моменту сили?

4. Який фізичний зміст моменту імпульсу і від чого він залежить?

5. Який фізичний зміст моменту інерції і за якою формулою визначається момент інерції матеріальної точки і твердого тіла відносно осі обертання?

6. Сформулювати теорему Штейнера.

7. Чому дорівнює момент імпульсу для матеріальної точки і для тіла, що обертається? У чому полягає аналогія між поступальним і обертальним рухами?

8. Запишіть другий закон динаміки обертального руху.

9. Застосуйте теорему Штейнера до визначення моменту інерції тягарця в даній роботі.

10. Запишіть закон збереження моменту імпульсу. Чи виконується закон збереження моменту імпульсу для незамкнених систем?

11. Виведіть розрахункову формулу для визначення моменту інерції маятника Обербека.

12. Виведіть розрахункову формулу для обчислення похибки вимірювання моменту інерції маятника Обербека.

13. Сформулювати основні етапи виконання роботи.

14. Опишіть схему експериментальної установки.

 



ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти