background image

03/2009 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strona 1 z 7 

 

LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ 

 

 

 

WYZNACZANIE PARAMETRÓW DYNAMICZNYCH UKŁADU 

O JEDNYM STOPNIU SWOBODY

 

Arkusz sprawozdania 

Imię i nazwisko 

………………………….. 

Data wykonywania 

ćwiczenia 

……………….. 

Uwagi 

Rok grupa  

………………………….. 

Data oddania 

sprawozdania 

……………….. 

 
 

Data oceny 

……………….. 

Ocena 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

Narysuj schemat mechaniczny stanowiska wraz z symbolicznym oznaczeniem istotnych 

wymiarów oraz schemat blokowy toru pomiarowego 

 

 

 

 

 

 

 

background image

03/2009 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strona 2 z 7 

 

Badany układ I 

Wybierz położenia mas oraz punkt zaczepienia sprężyny oraz zrealizuj poniższe polecenia 

2. Dokonaj pomiaru mas (uwzględnij także masę czujnika), oraz odpowiednich wielkości 

geometrycznych i wyniki zapisz do tabeli  

Wielkość 

mierzona 

Jednostka 

 

Wartość 

wielkości 

mierzonej 

Niepewność 

pomiarowa 

masa m

1

 

[kg] 

 

 

masa m

2

 

[kg] 

 

 

długość l

1

 

[m] 

 

 

długość l

[m] 

 

 

długość l

[m] 

 

 

długość l

 

[m] 

 

 

średnica 

pręta d 

[m] 

 

 

Jako  niepewność  pomiarową  przyrządów  cyfrowych  przyjmij  wartość  najmniejszej  jednostki  na 

wyświetlaczu,  przy  pomiarze  długości  przyjmij  1  działkę  elementarną.  Ze  względu  na  przybliżenie 

przekroju belki przekrojem kołowym przy pomiarze jej średnicy przyjmij niepewność 1mm niezależnie 

od zastosowanego przyrządu pomiarowego (suwmiarka, mikrometr) 

3. Oblicz masę pręta oraz niepewność oszacowania tej masy metodą pośrednią przyjmując gęstość 

stali jako 

ρ=7800 

±

 100 kg/m

3

 

]

[

2

kg

l

r

m

b

ρ

π

=

 

 

(

)

]

[

)

2

4

kg

dl

l

d

d

l

d

m

b

ρ

ρ

ρ

π

+

+

=

 

 

gdzie Δd, Δl , Δρ są niepewnościami pomiarowymi odpowiednich wielkości 

4. Wyznacz masę zredukowaną układu ze wzoru 9 instrukcji oraz niepewność jej oszacowania 

z

m

 [kg]

 

 

]

[

2

9

3

4

3

3

4

2

3

3

2

3

2

3

2

1

3

1

2

kg

l

l

m

l

l

m

l

l

m

l

l

m

m

m

m

b

b

z

+

+

+

+

+

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

03/2009 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strona 3 z 7 

 

5. Postępując zgodnie z instrukcją pomiarów przy pomocy oscyloskopu (na stanowisku) zarejestruj 

drgania zanikające. Na podstawie przebiegu oscyloskopowego lub jego postaci cyfrowej (plik *.csv) 

wpisz do tabeli współrzędne lokalnych ekstremów. 

Numer 
pomiaru dla 
części 
dodatniej 
wykresu 

          t [s] 

A[V] 

Numer 
pomiaru dla 
części ujemnej 
wykresu 

t [s] 

A [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 

 

 

10 

 

 

 

6. Wyznacz okres drgań zanikających i logarytmiczny dekrement tłumienia 

Numer 
pomiaru dla 
części 
dodatniej 
wykresu 

T

1i

= |t

i+1

-t

i

 | [s] 

D

1i

=A

i

/A

i+1 

Numer 
pomiaru dla 
części ujemnej 
wykresu 

T

2i

= |t

i+1

-t

i

 | [s] 

D

2i

=A

i

/A

i+1 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Średnia 

T

1SR

D

1SR

                

T

1SR

D

2SR

Wyniki  

T

ŚR

  (wzór 17  instrukcji) [s] 

 

Δ

ŚR 

(wzór 18 instrukcji)  [.] 

 

 

7. Oszacuj niepewność pomiarową 

Wyznacz 3-krotne odchylenie standardowe od średniej osobno dla części dodatniej i ujemnej wg 

wzoru: 

background image

03/2009 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strona 4 z 7 

 

(

)

=

=

N

i

i

sr

x

x

N

N

x

1

2

)

1

(

1

3

 

gdzie jest zmierzoną wartością rozpatrywanej wielkości. 

ΔT

1Śr 

[s] 

 

ΔT

2Śr 

[s] 

 

ΔD

1Śr 

[.] 

 

ΔD

2Śr 

[.] 

 

 

Podaj ostateczne oszacowanie niepewności pomiaru  

]

[

2

1

2

1

2

1

s

T

T

T

SR

SR

SR

+

=

     

 

 

2

2

2

1

1

1

2

1

1

2

1

SR

SR

SR

SR

sr

D

D

D

D

+

=

∆∆

 

 

 

8. Podaj wartości wielkości mierzonych wraz z ich niepewnościami 

T

ŚR

  

±

ΔT

ŚR

 [s] 

 

Δ

ŚR 

±

 ΔΔ

ŚR

 [.] 

 

 

9. Wyznacz zredukowane tłumienie w układzie (patrz instrukcja), oraz niepewność pomiarową tej 

wielkości 

 10. Wyznacz zredukowaną sztywność w układzie  

 

 

 

 

 

 

 

c

z

  [kg/ s] 

 

[

]

SR

SR

SR

z

SR

z

z

SR

SR

z

T

T

m

m

m

T

c

+

∆∆

+

=

2

2

1

 

 

k

z

  [N/ m] 

 

(

)

(

)

[

]

SR

SR

SR

z

SR

SR

z

z

SR

SR

z

T

T

m

m

m

T

k

+

+

∆∆

+

+

=

1

2

2

2

2

2

2

2

4

π

π

 

 

background image

03/2009 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strona 5 z 7 

 

Badany układ II 

Wybierz położenia mas oraz punkt zaczepienia sprężyny oraz zrealizuj poniższe polecenia 

11. Dokonaj pomiaru mas (uwzględnij także masę czujnika), oraz odpowiednich wielkości 

geometrycznych i wyniki zapisz do tabeli  

Wielkość 

mierzona 

Jednostka 

 

Wartość 

wielkości 

mierzonej 

Niepewność 

pomiarowa 

masa m

1

 

[kg] 

 

 

masa m

2

 

[kg] 

 

 

długość l

1

 

[m] 

 

 

długość l

[m] 

 

 

długość l

[m] 

 

 

12. Wyznacz masę zredukowaną układu ze wzoru 9 instrukcji oraz niepewność jej oszacowania 

z

m

 [kg]

 

 

]

[

2

9

3

4

3

3

4

2

3

3

2

3

2

3

2

1

3

1

2

kg

l

l

m

l

l

m

l

l

m

l

l

m

m

m

m

b

b

z

+

+

+

+

+

 

 

 

13. Dokonaj rejestracji przebiegu drgań zanikających i wpisz do tabeli współrzędne lokalnych 

ekstremów 

Numer 
pomiaru dla 
części 
dodatniej 
wykresu 

          t [s] 

A[V] 

Numer 
pomiaru dla 
części ujemnej 
wykresu 

t [s] 

A [V] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 

 

 

10 

 

 

 

 

 

 

 

background image

03/2009 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strona 6 z 7 

 

14. Wyznacz okres drgań zanikających i logarytmiczny dekrement tłumienia 

Numer 
pomiaru dla 
części 
dodatniej 
wykresu 

T

1i

= |t

i+1

-t

i

 |[s] 

D

1i

=A

i

/A

i+1 

Numer 
pomiaru dla 
części ujemnej 
wykresu 

T

2i

= |t

i+1

-t

i

 |[s] 

D

2i

=A

i

/A

i+1 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Średnia 

T

1SR

D

1SR

                

T

1SR

D

2SR

Wyniki  

T

ŚR

  (wzór 17  instrukcji) [s] 

 

Δ

ŚR 

(wzór 18 instrukcji)  [.] 

 

15. Oszacuj niepewność pomiarową analogicznie jak dla układu I 

ΔT

1Śr 

[s] 

 

ΔT

2Śr 

[s] 

 

ΔD

1Śr 

[.] 

 

ΔD

2Śr 

[.] 

 

Podaj ostateczne oszacowanie niepewności pomiaru  

]

[

2

1

2

1

2

1

s

T

T

T

SR

SR

SR

+

=

     

 

 

2

2

2

1

1

1

2

1

1

2

1

SR

SR

SR

SR

sr

D

D

D

D

+

=

∆∆

 

 

16. Podaj wartości wielkości mierzonych wraz z ich niepewnościami 

T

ŚR

  

±

ΔT

ŚR

 [s] 

 

Δ

ŚR 

±

 ΔΔ

ŚR

 [.] 

 

17. Wyznacz zredukowane tłumienie w układzie (patrz instrukcja), oraz niepewność pomiarową tej 

wielkości 

 18. Wyznacz zredukowaną sztywność w układzie  

c

z

  [kg/ s] 

 

[

]

SR

SR

SR

z

SR

z

z

SR

SR

z

T

T

m

m

m

T

c

+

∆∆

+

=

1

2

1

 

 

k

z

  [N/ m] 

 

(

)

(

)

[

]

SR

SR

SR

z

SR

SR

z

z

SR

SR

z

T

T

m

m

m

T

k

+

+

∆∆

+

+

=

1

2

2

2

2

2

2

2

4

π

π

 

 

background image

03/2009 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strona 7 z 7 

 

19. Zestawienie wyników 

Układ 

m1  

m2  

l1  

l2  

l3 

mz

±

Δmz [kg] 

cz

±

Δcz 

[kg/s] 

kz

±

Δkz 

[N/m] 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Podsumowanie i wnioski