Wyznaczanie czasu zderzenia kul sprężystych, Lab3, ˙wiczenie 3


Ćwiczenie 3

Wyznaczanie czasu zderzenia kul sprężystych.

Przygotował: Michał Kruminia - Łozowski

Wydział: ETI

Kierunek: Automatyka-Robotyka inż.

W ćwiczeniu należy:

1. Wyznaczyć czas zderzenia kul o jednakowych masach i prędkościach.

2. Wyznaczyć czas zderzenia kul o różnych masach i prędkościach.

3. Wyznaczyć parametry zderzenia oraz .

4. Wyznaczyć wartość stałej materiałowej .

5. Dla otrzymanych wyników przeprowadzić dyskusję błędów pomiaru czasu.

Wiadomości wstępne:

Czasem zderzenia spręystego kul nazywamy czas jaki upływa pomiędzy ich zetknięciem, a rozdzieleniem. Czas zderzenia jednakowych kul opisany jest wzorem:

W przypadku zdarzenia kul o różnych masach wzór ten przyjmuje postać:

w której w miejsce masy m podstawiono podwójną masę zredukowaną otrzymaną ze wzoru:

Do pomiaru czasu wykorzystane zostało zjawisko rozładowania kondensatora przez oporność rzeczywistą. Podszas rozładowywania napięcie między okładkami kondensatora zmienia się wykładniczo z szybkością zależną od stałej czasowej obwodu, czyli iloczynu oporności R i pojemności C. Czas obliczamy przkształcając wzór:

do postaci:

Podczas zderzenia kule ulegają odkształceniom. Wielkość odkształcenia można wyznaczyć rozpatrując ruch środków mas kul podczas zderzenia. Jest to ruch o zmiennym przyspieszeniu. Zakładając, że zachodzi równość otrzymuje się następujące związki na maksymalne zbliżenie środków i maksymalną siłę :

Względną prędkość kul przed zderzeniem wyznaczamy ze wzoru:

Opisane tymi wzorami parametry są wartościami przybliżonymi z uwagi na złożoność przebiegu zderzenia.

Przebieg pomiarów.

Schemat przyrządu pomiarowego jest pokazany na poniższych rysunkach:

Wyłącznik k1 służy do przyłączenia kondensatora do źródła ładującego i odłączenia go po naładowaniu. Dwa elektromagnesy E sterowane kluczem k pozwalają na jednoczesne puszczenie w ruch kul i zatrzymanie ich po zderzeniu. Każda z kul zaczyna swój ruch z punktu położonego o x wyżej niż miejsce zderzenia, przy czym:

.

Wyniki pomiarów.

Dla wszystkich zestawów kul wartości C i R były stałe:

C = 0,0001 [F]

R = 8 [Ω]

Kule duże.

Masa kuli: m = 4 [kg]

Kąt: α = ∏/12

Odległość środka masy od osi obrotu: l = 0,285 [m]

Otrzymane wyniki:

Nr pomiaru

Uo [V]

U [V]

1

8,5

6,5

2

8,5

6,5

3

9,0

7,0

4

9,0

7,0

5

8,5

7,0

6

9,0

7,0

7

9,0

7,0

8

8,5

6,5

9

9,0

7,0

10

9,0

7,0

11

8,5

6,5

12

9,0

7,0

13

9,0

7,0

14

9,0

7,0

15

9,0

7,0

16

9,0

7,0

17

9,0

6,5

18

9,0

6,5

19

9,0

6,5

20

9,0

7,0

t = 0,0002153 ± 0,0000004 [s]

xm = 0,000001047 [m]

Fm = 445,9223 [N]

χm = 0,000000000759

Przykładowe obliczenia:

t=RCln(U0/U)

Za U0 i U podstawiamy wartości średnie otrzymane ze wzorów:

U0=(∑ U0i)/20 oraz U=(∑ Ui)/20

t=8*0,0001*ln(8,9/6,8)=0,0008*ln(1,308823529...)=0,0008*0,269128664...=0,000215302...

t=0,0002153 [s]

Średni błąd wyniku otrzymujemy ze wzoru:

Jest on równy: 4,15E-07 [s]

Stąd:

t=0,0002153 ± 0,0000004 [s]

xm = τ*2*(2gl(1-cosα))^(1/2)/∏

Po podstawieniu:

xm = 0,0002153*0,01528/3,141592654=0,000001047 [m]

Podobne obliczenia wykonujemy dla Fm i χm:

Fm = ∏Vwμ/τ

Fm = 3,141592654*0,01528*2/0,0002153=445,9223 [N]

Fm = 445,9223 [N]

Kule średnie.

Masa kuli: m = 1,43 [kg]

Kąt: α = ∏/9

Odległość środka masy od osi obrotu: l = 0,3 [m]

Otrzymane wyniki:

Nr pomiaru

Uo [V]

U [V]

1

8,5

7,0

2

8,5

7,0

3

8,5

7,0

4

9,0

7,5

5

9,0

7,5

t = 0,0001514 ± 0,000024 [s]

xm = 0,00000101 [m]

Fm = 310,1374 [N]

χm = 0,0000000056

Kule małe.

Masa kuli: m = 0,89 [kg]

Kąt: α = ∏/7,2

Odległość środka masy od osi obrotu: l = 0,295 [m]

Otrzymane wyniki:

Nr pomiaru

Uo [V]

U [V]

1

8,5

7,5

2

8,5

7,5

3

9,0

7,5

4

9,0

7,5

5

8,5

7,5

t = 0,0001187 ± 0,000024 [s]

xm = 0,000000979 [m]

Fm = 305,0665 [N]

χm = 0,0000000153

Kule złote.

Masa kuli: m = 0,1,57 [kg]

Kąt: α = ∏/9

Odległość środka masy od osi obrotu: l = 0,3 [m]

Otrzymane wyniki:

Nr pomiaru

Uo [V]

U [V]

1

8,5

7,5

2

8,5

7,5

3

8,5

7,5

4

8,5

7,0

5

8,5

7,0

t = 0,0001218 ± 0,000024 [s]

xm = 0,00000081012 [m]

Fm = 423,4047 [N]

χm = 0,00000000391

Kule różne.

Masa kuli nr 1: m1 = 2,3 [kg]

Masa kuli nr 2: m2 = 4 [kg]

Kąt: α1 = ∏/9

Kąt: α2 = ∏/12

Odległość środka masy od osi obrotu: l1 = l2 = 0,29 [m]

Otrzymane wyniki:

Nr pomiaru

Uo [V]

U [V]

1

8,5

6,5

2

8,5

6,5

3

8,5

6,5

4

8,5

7,0

5

8,5

7,0

t = 0,0001904 ± 0,000024 [s]

xm = 0,00000109 [m]

Fm = 433,3701 [N]

χm = 0,00000000165



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyznaczanie czasu zderzenia kul sprężystych, FIZYKA-3, Laborka trzecia
Wyznaczanie czasu zderzenia kul sprężystych, FIZLAB5
Wyznaczanie czasu zderzenia kul sprężystych, Lab03pid, Pomiar pierwszy
8. (sprawozdanie) Pomiar czasu zderzeń kul i wyznaczanie prametrów deformacji deformacji, Fizyka
Badanie zderzeń ku sprężystych, Studia, Pracownie, I pracownia, 6 Badanie zderzeń kul sprężystych, C
pomiar czasu zderzen kul moje
Wyznaczanie czasu rozdzielczego licznika GM, Pollub MiBM, fizyka sprawozdania
Wyznaczanie kąta skręcania płaszczyznay polaryzacji, FIZ77P, ˙WICZENIE NR 4
Wyznaczanie kąta skręcania płaszczyznay polaryzacji, FIZ77O, ˙WICZENIE NR 4
Wyznaczanie kąta skręcania płaszczyznay polaryzacji, FIZYK77, ˙WICZENIE NR 4
Wyznaczenie czasu trwania przerw w pracy
KARTA POMIAROWA zderzenia kul- macko
Wyznaczanie Czasu Trwania Przerw W Pracy
Wyznaczanie czasu rozdzielczego licznika Geigera-Mullera, Pollub MiBM, fizyka sprawozdania
Wyznaczanie ciepła topnienia lodu, cwicze~1, ˙ Cel ˙wiczenia:
zderzenia kul

więcej podobnych podstron