ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУПРУГОГО УДАРА С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
РАЗДЕЛ 6. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ (ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ)
Тематический план лабораторных работ
Таблица 8 –Название лабораторных работ
№ п/п | Название лабораторных работ |
Первый семестр | |
1 | Вводное занятие. Расчет погрешностей при определении обьема тела правильной геометрической формы. |
2 | Исследование неупругого удара с помощью баллистического маятника. |
3 | Определение момента инерции твердого тела |
4 | Изучение колебательного движения. |
5 | Определение вязкости, длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха. |
6 | Определение отношения теплоемкостей воздуха методом адиабатического сжатия и расширения. |
7 | Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом Кантора-Ребиндера. |
Второй семестр | |
1 | Электроизмерительные приборы. |
2 | Измерение сопротивлений. |
3 | Изучение работы источника тока. |
4 | Изучение законов цепи с последовательным и параллельным соединением сопротивлений. |
5 | Изучение принципа суперпозиции магнитных полей. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. |
6 | Исследование полупроводниковых выпрямителей. |
7 | Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора. |
8 | Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки. |
9 | Определение концентрации сахара в растворе с помощью поляриметра. |
10 | Определение радиуса линзы с помощью колец Ньютона. |
|
|
Лабораторный практикум
ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА»
Кафедра физики и технической механики
Ж У Р Н А Л
лабораторных работ по физике
Выполнил студент
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
Чебоксары 2010
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОБЪЕМА ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ
Цель работы: 1) научится пользоваться измерительнымиприборами;
2) научиться производить приближенныевычисления и определять погрешности.
Теоретические вопросы:Нониус. Точность нониуса. Устройство и методика измерений с помощью штангенциркуля и микрометра. Правила нахождения погрешностей при прямых и косвенных измерениях.
|
|
Оборудование: штангенциркуль, микрометр, металлический цилиндр.
Теоретическое введение
Объем тела, имеющего правильную геометрическую форму можно вычислить, измеряя его линейные размеры.
Для тела цилиндрической формы объем определяется по формуле:
V= (pD2/4)h ;
где h - высота цилиндра, D - диаметр.
Для правильного определения объема, высоту измеряют штангенциркулем, а диаметр микрометром. Тогда относительные погрешности измерений штангенциркулем и микрометром будут одинакового порядка и соответствовать нужной точности измерений.
Простейшими измерителями линейных величин являются штангенциркуль и микрометр.
Штангенциркуль служит для измерений линейных размеров, не требующих высокой точности. Для измерения с точностью до долей миллиметра пользуются вспомогательной подвижной шкалой, называемой нониусом.
Нониус представляет собой шкалу, скользящую вдоль основной шкалы. Различают линейный, угломерный, спиральный и т.д. нониусы.
В зависимости от количества делений линейного нониуса действительные размеры детали можно определить с точностью 0,1 - 0,02 мм. Например, если шкала нониуса длиной 9 мм разделена на 10 равных частей, то следовательно, каждое деление нониуса равно 9/10 мм, т.е. короче деления на линейке на 1- 0,9= 0,1 мм.
|
|
При совмещении нулевого штриха основной шкалы с нулевым штрихом шкалы нониуса, десятый штрих нониуса совпадет с девятым штрихом основной шкалы, первое деление нониуса не дойдет до первого деления линейки на 0,1 мм, второе - на 0,2 мм, третье - на 0,3 мм и т.д. Если передвинуть нониус таким образом, чтобы первый штрих совпадал с первым штрихом линейки, от зазор между нулевым делением будет 0,1 мм, при совпадении шестого штриха нониуса с любым штрихом линейки зазор будет равен 0,6 мм и т.д.
У штангенциркуля с точностью 0,05 мм шкала нониуса равна 19 мм и разделена на 20 делений. Каждое деление нониуса равно 19/20 = 0.95 мм, короче деления основной шкалы на 1 - 0,95 = 0,05 мм. В растянутом нониусе его шкала равна 39 мм с 20 делениями, т.е. каждое деление нониуса будет на 0,05 мм меньше, чем 2 мм.
У штангенциркулей с точностью 0,02 мм шкала нониуса равна 49 мм разделена на 50 делений. Каждое деление нониуса составляет 49/50 = 0,98 мм, т.е. короче деления основной шкалы на 1 - 0,98= 0,02 мм.
Измерение с помощью нониуса производится следующим образом: измеряемый предмет располагается так, чтобы один конец совпадал с нулем масштаба, нуль нониуса совмещается с другим концом измеряемого тела.
|
|
Для определения длины тела нужно измерить расстояние между нулем масштаба и нулем нониуса. Число целых делений отсчитывается по масштабу между нулем масштаба и нулем нониуса, число десятых делений - по номеру делений нониуса, совпадающего с делением масштаба. Например, длина тела равна 4 мм плюс отрезокАВ. Длину отрезка АВ находят по нониусу.
Микрометр служит для измерения длин, не превышающих 25 - 30 мм, с точностью 0,01 мм. Микрометр имеет форму тисков, в которых измеряемый предмет зажимается с помощью микрометрического винта. Наиболее распространены микрометры, в которых шаг винта равен 0,5 мм. А т.к. на круговой шкале микрометра имеется 50 делений, то цена одного деления круговой шкалы соответствует 0,5/50= 0,01 мм. Полное число оборотов отсчитываются по неподвижной шкале микрометра, дробная часть оборотов по круговой шкале.
Порядок выполнения работы
1. Измерить высоту h цилиндра штангенциркулем не менее 5 раз в разных местах; столько же раз измерить диаметр D цилиндра микрометром в разных местах. Результаты измерений занести в таблицу.
2. Вычислить среднее значение высоты и диаметра по формуле:
,
,
где n - число измерений.
3. Найти абсолютную погрешность каждого измерения, и занести в таблицу:
Dhi= |hi - hср|, DDi= |Di - Dcр|.
Таблица измерений
№ п/п | h (мм) | Dh (мм) | D (мм) | DD (мм) | V (мм3) |
1. 2. 3. 4. 5. | |||||
Сумма | |||||
Сред. знач. |
4. Максимально возможные погрешности при n числе измерений D и h соответственно равны:
, .
5. Подсчитать объем тела по средним значениям hcр и Dcр
Vср= (pDср2/4 ) hср.
6. Найти абсолютную и относительную погрешности косвенного измерения объема по формуле:
DVмах= Vср( Dhмах/hср + 2(DDмах/Dср),
ev= (DVмах /Vср ) . 100 %.
7. Окончательный результат запишите в виде:
V = Vср ± DVмах [мм3], ev [%];
h = hср ± Dhмах [мм], eh [%];
D = Dср ± DDмах [мм], eD [%].
Контрольные вопросы
1. Что такое относительная и абсолютная погрешность?
2. Что такое приборная погрешность?
3. Что такое прямое и косвенное измерение?
4. Уметь пользоваться микрометром и штангенциркулем.
5. Классификация ошибок измерений физических величин.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУПРУГОГО УДАРА С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
Цель работы: 1) пользуясь законами сохранения энергии и импульса определить скорость пули и работу деформации.
Оборудование: баллистический маятник, пружинный пистолет, пуля, шкала отсчета, линейка, секундомер.
Теоретическое введение
Баллистический маятник представляет собой цилиндр, заполненный пластилином, и подвешенный на четырех длинных нитях к потолку(Рисунок 1). Под цилиндром помещается шкала отсчета. Пружинный пистолет закрепляется специальным зажимом.
1. После выстрела пуля массой m и со скоростью υ застревает в пластилине и продолжает движение с цилиндром со скоростью u. На основании закона сохранения импульса имеем:
mυ = (m + M)u, (1)
где υ - скорость пули до удара, L
u - скорость пули с цилиндром
после удара, M - масса цилиндра. Н
При отклонении маятника в край-
нее положение, его кинетическая S
энергия переходит в потенциальную. Рисунок 1
(m + M)u2/2 = (m + M)gH, (2)
отсюда
u2 = 2gH. (3)
Из рисунка 1 (при L >> H и малом угле α ) можно найти
H=S2 / 2 L, (4)
где S – горизонтальное перемещение цилиндра вдоль шкалы,
. (5)
Решая совместно (1), (3), 4) и (5) найдем скорость пули:
. (6)
Относительная погрешность определения скорости рассчитывается по формуле
(7)
Абсолютную погрешность определим:
. (8)
Считая удар пули о пластилин в цилиндре центральным неупругим ударом, а систему неизолированной, можно записать на основании закона сохранения энергии
mυ2/2 = (m + M)u2/2 + A, (9)
где A - энергия, затрачиваемая на деформацию тела, т.е. работа деформации. Решая совместно (1) и (8) найдем работу деформации
, (10)
где υ - скорость пули, определяемая по формуле (6).
Абсолютную погрешность для работы деформации можно рассчитать по формуле
. (11)
Порядок выполнения работы
1. Отметить на шкале положение стрелки при неподвижном цилиндре.
2. Зарядить пистолет.
3. Произвести выстрел и отметить положение стрелки при максимальном отбросе цилиндра. Одновременно с помощью секундомера заметить время 10 полных колебаний. Опыт произвести не менее 5 раз. Результаты занести в таблицу.
4. Из 10 полных колебаний определить период маятника T = t/10 для каждого опыта.
5. Подсчитав Sср, Тср определить среднюю скорость пули υср. по формуле (6) и работу деформации Aср по формуле (10). Рассчитать погрешности определения этих величин по формулам (7), (8) и (11).
6. Окончательный результат записать в виде
υ = υср ± DυMAX, A= Aср ± DA.
Таблица измерений
№ п/п | Si [м] | DS=|Si-Sср| [м] | ti (c) | Ti (c) | DT=|Ti-Tср| (c) | υср (м/c) | A (Дж) |
1. 2. 3. 4. 5. | |||||||
сумма | |||||||
сред. знач. |
Контрольные вопросы
1.Сформулируйте и запишите закон сохранения импульса и закон сохранения энергии.
2. Какая система называется изолированной ?
3. Что такое импульс тела, импульс силы ?
4. Напишите формулу механической работы.
5. Период колебаний математического маятника?
6. Виды деформаций. Закон Гука.
7. Закон изменения количества движения.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 310; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!