1. Wartości średnie i niepewności pomiarowe parametrów : l , r , R , m , t , T0 , T1 .
Wartość średnią pomiarów bezpośrednich liczymy ze wzoru :
Niepewności pomiarowe długości ( l ) drutu wahadła , odległości ( R ) osi odważników od osi obrotu wibratora , masy odważników ( m ) równają się wartości działki elementarnej przyrządu pomiarowego ( dokładności pomiaru ) , natomiast średnicy drutu ( r ) i czasu trwania drgań skrętnych ( t ) , a tym samym okresów drgań ( T0 i T1 ) - niepewności maksymalnej .
Niepewność maksymalna jest niepewnością systematyczną równą 3-krotnej wartości niepewności przypadkowej . Liczymy ją ze wzoru :
Okres drgań wahadła nieobciążonego ( T0 ) oraz wahadła obciążonego ( T1 ) wyznaczamy z zależności :
, gdzie :
t - czas trwania n-drgań skrętnych wahadła
n - liczba drgań skrętnych
2. Zestawienie tabelaryczne wartości okresów drgań wahadła nieobciążonego ( T0 ) oraz wahadła obciążonego ( T1 ) .
|
wahadło pierwsze |
wahadło drugie |
||
|
a |
b |
a |
b |
t1 |
158.94 |
214.07 |
183.21 |
239.12 |
T1 |
7.947 |
10.70 |
9.160 |
11.456 |
t2 |
159.81 |
213.96 |
190.58 |
228.13 |
T2 |
7.990 |
10.698 |
9.529 |
11.406 |
t3 |
159.24 |
214.67 |
187.63 |
231.62 |
T3 |
7.947 |
10.73 |
9.3815 |
11.581 |
t |
159.23 |
214.23 |
187.14 |
229.623 |
T |
7.961 |
10.71 |
9.357 |
11.481 |
|
To |
T1 |
To |
T1 |
a) oznacza wartości wyznaczone dla wahadła nieobciążonego b) oznacza wartości wyznaczone dla wahadła obciążonego
3. Zestawienie wartości średnich r , t , T0 , T1 .
|
|
wahadło pierwsze |
wahadło drugie |
||
|
|
a |
b |
a |
b |
r |
[mm] |
0.953 |
0.876 |
0.650 |
0.646 |
t |
[s] |
159.23 |
214.23 |
187.14 |
229.623 |
To |
[s] |
7.961 |
----------- |
9.357 |
------------ |
T1 |
[s] |
------------ |
10.71 |
----------- |
11.481 |
r - wartość średnia promienia drutu mocującego wahadła t - wartość średnia czasu trwania n-drgań skrętnych wahadła
T 0 - wartość średnia okresu drgań skrętnych wahadła nieobciążonego
T 1 - wartość średnia okresu drgań skrętnych wahadła obciążonego
4. Zestawienie tabelaryczne niepewności pomiarowych .
|
|
wahadło pierwsze |
wahadło drugie |
||
|
|
a |
b |
a |
b |
Dl |
[mm] |
5 |
5 |
5 |
5 |
Dm |
[g] |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
DR |
[mm] |
5 |
5 |
5 |
5 |
Dr |
[mm] |
0.00848 |
0.01187 |
0.1470 |
0.0050 |
DTo |
[s] |
0.314 |
------------ |
0,0421 |
----------- |
DT1 |
[s] |
----------- |
0.1529 |
------------ |
0.1341 |
Δl - błąd systematyczny pomiaru długości wahadła pomiędzy punktami punktami zamocowania równy jest działce elementarnej przymiaru metrowego,
Δm - błąd systematyczny pomiaru masy odważników stanowiących obciążenia wahadła ΔR - błąd systematyczny pomiaru odległości osi odważnika od osi obrotu wibratora
Δr - niepewność maksymalna pomiaru promienia drutu wahadła , ΔT0 - niepewność maksymalna wyznaczenia okresu drgań wahadła nieobciążonego , ΔT1 - niepewność maksymalna wyznaczenia okresu drgań wahadła obciążonego , a) oznacza wartości błędów pomiarowych wyznaczonych dla wahadła nieobciążoneg b) oznacza wartości błędów pomiarowych wyznaczonych dla wahadła obciążonego
5. Wyznaczenie modułu sztywności drutu wahadła τ na skręcanie .
6. Obliczenie niepewności pomiaru Δτ metodą różniczki zupełnej .
7.Zestawienie tabelaryczne wartości modułu sztywności t na skręcanie.
|
t +Dt |
wahadło pierwsze |
( 5.457 + 0.5268 ) 10^10 [N / m^2 ] |
wahadło drugie |
(10.72 + 4.08 ) 10^10 [N / m^2] |
8.Wnioski
Z przeprowadzonych wyliczeń w ćwiczeniu można zauważyć ,że na wartość modułu sztywności wpływa : promień drutu , masa wahadła , masa odważników i długość drutu wahadła.Masa wahadła ma również wpływ na okres drgań skrętnych.Okres drgań wahadła obciążonego jest większy niż wahadła nieobciążonego.Obliczane wartości modułów sztywności dla obu wahadeł nie znalazły odniesienia w dostępnych tabelach.Można jednak zauważyć podobieństwo wartości z wartością modułu stali .Wiadomo jednak ,że stale posiadają bardzo różne właściwości mechaniczne.Mają na to wpływ :pierwiastki chemiczne zawarte w stali , obróbka cieplna i mechaniczna stali.