АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Методика измерений

В первую очередь необходимо определить минимальную массу перегрузка m_o, страгивающего блок, с тем, чтобы в дальнейшем проводить измерения с грузами, в 5 – 10 раз превышающими по массе m_o. Только в этом случае можно пренебречь влиянием трения на движение системы. Не следует стремиться определить m_o точно, достаточно получить ее правильную оценку “сверху”, например, выяснить, что m_o не превышает 1 г или 2 г. Для определения m_o можно постепенно увеличивать массу перегрузка, пока блок не придет в движение. Так как блок не может быть отцентрирован идеально, то может оказаться, что в различных начальных положениях блока массы страгивающего перегрузка различны. Поэтому нужно повторить измерения m_o в разных положениях блока, а затем в качестве оценки для m_o взять наибольшее из найденных значений.

Следует убедиться, что движение системы при достаточно большой фиксированной массе перегрузка m >> m_o является равноускоренным. Для этого нужно экспериментально проверить выполнение зависимости h = at²/2. Удобно переписать это соотношение в виде

из которого ясно, что в осях координат , y = t прямая , проходящая через начало координат, соответствует равноускоренному движению.

Прямая может быть построена по экспериментальным точкам: для одного перегрузка m и ряда различных значений высоты h измеряется время падения груза. Измерения времени для каждой высоты производятся несколько раз, результаты усредняются и записываются в виде

t = t_ср ± Dt

где t_ср – среднее арифметическое значение измеренного времени падения для данной высоты. В условиях эксперимента погрешность Dt оказывается заметно превышающей погрешность в показаниях электронного миллисекундомера (Dt)_о, а именно: Dt >> (Dt)_о = 10^-3 с.

Поэтому было бы грубой ошибкой считать, что погрешность определения времени падения равна 10^-3 с.

Для построения графика на оси ординат откладываются измеренные значения t_ср с указанием погрешности

где n – число измерений, t_i – результат i – го измерения.

На оси абсцисс откладывается . Если полученные экспериментальные точки ложатся на прямую, то движение системы можно считать равноускоренным.

Наконец, важно выяснить, подтверждается ли на опыте зависимость времени падения от массы m перегрузка (см. (2)):

(8)

В осях координат , y = t функция является уравнением прямой. Зависимость при фиксированной высоте падения h может быть построена по экспериментальным точкам: для нескольких значениях массы перегрузка определяется время падения t = t_ср ± Dt.

Измерение времени падения при каждом m повторяют несколько раз, результаты усредняют и находят среднее значение t_ср и разброс Dt. Полученные экспериментальные данные откладываются на осях координат: на оси ординат – значения t_ср с указанием погрешности Dt, на оси абсцисс – соответствующие значения , затем через полученные точки проводится прямая, и по ее наклону определяется значение g.

Задание

1. Получите у преподавателя набор разновесов. Определите массу m_o страгивающего груза. Для этого, постепенно увеличивая массу m перегрузка, определите с точностью до 0,5 г значение m_o, начиная с которого блок приходит в движение. Измерения повторите при четырех положениях блока, каждый раз поворачивая блок примерно на 90^о по отношению к предыдущему положению. В качестве m_o следует принять наибольшее из найденных значений.

2. Определите экспериментально зависимость времени падения t груза от высоты h. Измерения проведите при определенном выбранном значении массы перегрузка m = (5 ¸ 10) m_o. При этом необходимо также, чтобы выполнялось неравенство m << 2 M = 172 г. Определите время падения t для четырех-пяти высот h, повторяя измерения для каждого значения h по четыре раза. Результаты занесите в табл. 1.

Таблица 1.

По результатам измерений в осях координат , y = t постройте прямую

.По наклону прямой определите а.

3. Определите опытным путем зависимость времени падения t от массы m перегрузка. Измерения проводите при наибольшей возможной высоте падения h = h_макс для пяти значений массы m. Для каждого значения m повторите измерения четыре раза, результат занесите в табл.2.

Все значения массы m перегрузка должны лежать в диапазоне

m_o << m << 2M = 172 г.

В нашей лабораторной установке точность Dm определения массы по существу совпадает со значением массы m_o перегрузка (в процессе измерений возможен сход нити со шкива при торможении блока и поэтому для предотвращения падения грузов на прибор подстраховывайте рукой момент торможения!)

Таблица 2.

Dm = h_макс =

По результатам измерений в осях координат , y = t постройте прямую t

(рис.3).

По наклону прямой

с помощью соотноше-

ния (8) определите

ускорение свободного

падения g 0

и погрешность Dg. Ö M/m

Рис.3.

Контрольные вопросы

1. Почему измеренное ускорение свободного падения меньше, а не больше, чем

9,8 м/с²? 2R

2. Какова относительная погрешность измерения g?

3. Блок представляет собой тонкий обруч

массой m_o с невесомыми спицами и втул-

кой (рис. 4). Радиус обруча R, радиус

втулки r. Втулка насажена на ось. Коэф-

фициент трения между втулкой и осью m.

Через блок перекинута нить, на которой m

укреплены грузы массой M и перегрузок M 2r M

массой m. Определите ускорение а системы

и относительную погрешность Dа/а_ср, свя- Рис.4.

занную с пренебрежением трением и

массой блока.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 381 | Нарушение авторских прав