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:

Dh_i= |h_i - h_ср|, DD_i= |D_i - D_cр|.

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 h_cр и D_cр

V_ср= (pD_ср²/4 ) h_ср.

6. Найти абсолютную и относительную погрешности косвенного измерения объема по формуле:

DV_мах= V_ср( Dh_мах/h_ср + 2(DD_мах/D_ср),

e_v= (DV_мах /V_ср ) ^.100 %.

7. Окончательный результат запишите в виде:

V = V_ср ± DV_мах [мм³], e_v [%];

h = h_ср ± Dh_мах [мм], e_h [%];

D = D_ср ± DD_мах [мм], e_D [%].

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 S_ср, Т_ср определить среднюю скорость пули υ_ср.по формуле (6) и работу деформации A_ср по формуле (10). Рассчитать погрешности определения этих величин по формулам (7), (8) и (11).

6. Окончательный результат записать в виде

υ = υ_ср ± Dυ_MAX, A= A_ср ± DA.

Таблица измерений

№ п/п	S_i [м]	DS=\|S_i-S_ср\| [м]	t_i (c)	T_i (c)	DT=\|T_i-T_ср\| (c)	υ_ср (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!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!