Przebieg ćwiczenia
Zważenie pręta i pierścienia;
Dokładność wagi- 0,001kg
Zmierzenie rozmiarów pręta (l i a) oraz pierścienia(Rz, Rw i a);
Dokładność suwmiarki-0,0001m
Dokładność liniału- 0,001m
Obliczenie niepewności standardowej pojedynczego pomiaru ze wzoru:
u(B)=
pręt |
|||||||
|
masa [kg] |
l [m] |
a [m] |
||||
wartość |
0,666 |
0,749 |
0,2750 |
||||
Niepewność standardowa |
0,0006 |
0,0006 |
0,00006 |
||||
pierścień |
|||||||
|
masa [kg] |
Rw [m] |
Rz [m] |
a [m] |
|||
wartość |
1,380 |
0,140 |
0,155 |
0,1470 |
|||
Niepewność standardowa |
0,0006 |
0,0006 |
0,0006 |
0,00006 |
Wprowadzenie badanego przedmiotu w ruch drgający o amplitudzie nie przekraczającej kilku stopni, zmierzenie sekundomierzem czas kilkudziesięciu wahnięć i na podstawie otrzymanych wyliczenie okresu drgań, wartości średniej okresu i niepewności standardowej okresu
PRĘT
|
Liczba drgań k |
Czas drgań t[s] |
Okres drgań Ti[s] |
Wartość średnia okresu T'[s] |
Niepewność standardowa okresu u(T')[s] |
1. |
40 |
52,53 |
1,3132 |
T'=(1,3132+1,3125+1,3112+1,3125+1,3120+1,3122+1,3108+1,3125+ 1,3118+1,3128)/10=1,3122 |
|
2. |
40 |
52,50 |
1,3125 |
|
|
3. |
40 |
52,45 |
1,3112 |
|
|
4. |
40 |
52,50 |
1,3125 |
|
|
5. |
40 |
52,48 |
1,3120 |
u(T)= |
|
6. |
40 |
52,49 |
1,3122 |
|
|
7. |
40 |
52,43 |
1,3108 |
|
|
8. |
40 |
52,50 |
1,3125 |
|
|
9. |
40 |
52,47 |
1,3118 |
|
|
10. |
40 |
52,51 |
1,3128 |
|
PIERŚCIEŃ
Lp. |
Liczba drgań k |
Czas drgań t[s] |
Okres drgań Ti[s] |
Wartość średnia okresu T'[s] |
Niepewność standardowa okresu u(T')[s] |
1. |
40 |
42,87 |
1,0718 |
T'=(1,0718+1,0738+1,0750+1,0725+1,0770+1,0765+1,0725+ 1,0765+1,0750+1,0722)/10=1,0743 |
|
2. |
40 |
42,95 |
1,0738 |
|
|
3. |
40 |
43,00 |
1,0750 |
|
|
4. |
40 |
42,90 |
1,0725 |
|
|
5. |
40 |
43,08 |
1,0770 |
|
|
6. |
40 |
43,06 |
1,0765 |
U(T')= |
|
7. |
40 |
42,90 |
1,0725 |
|
|
8. |
40 |
43,06 |
1,0765 |
|
|
9. |
40 |
43,00 |
1,0750 |
|
|
10. |
40 |
42,89 |
1,0722 |
|
Wyznaczenie momentu bezwładności badanego przedmiotu względem osi obrotu O z równania na okres w ruchu harmonicznym(g- dla Krakowa 9,811m/s2).
Obliczenie momentów bezwładności względem środka ciężkości IS pręta i pierścienia, wykorzystując twierdzenie Steinera;
Obliczenie wartości momentów bezwładności IS na podstawie zmierzonej wartości masy i wymiarów
PRĘT
|
Io wyznaczone z okresu drgań [kg.m2] |
Is wyznaczone z twierdzenia Steinera[kg.m2] |
Is wyznaczone z pomiarów geometrycznych [kg.m2] |
Wartość |
=0,0784 |
0,0784-(0,666* = 0,0280 |
|
niepewność |
|
|
0,00006 |
PIERŚCIEŃ
|
Io wyznaczone z okresu drgań [kg.m2] |
Is wyznaczone z twierdzenia Steinera[kg.m2] |
Is wyznaczone z pomiarów geometrycznych [kg.m2] |
Wartość |
=0,0582 |
0,0582-(1,380*
=0,0284
|
=0,03010 |
niepewność |
|
|
|
Wnioski:
Momenty bezwładności otrzymane za pomocą metody wahadła fizycznego jak i z pomiarów geometrycznych są bardzo zbliżone. Można wywnioskować, że powstałe różnice wyników wynikają z błędu systematycznego polegającego na nie uwzględnieniu tłumienia drgań wahadła(opór powietrza) w pierwszej metodzie.