LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ
4
Wyznaczanie współczynnika restytucji
Sprawozdanie z ćwiczeń
Imię i nazwisko
Kod grupy
Uwagi
Wariant ćwiczenia
Data oddania
Data wykonywania ćwiczenia
Punkty
1. Naszkicuj stanowisko i schemat blokowy toru pomiarowego 0,5 pkt.
2. Określ materiały z których wykonano wahadło 1 (bijak) i wahadło 2. Określ ich masy.
Wahadło 1 (bijak)
Wahadło 2 (wahadło uderzane)
Materiał
Masa i niepewność pomiaru
±
±
masy [g]
Odległość l i niepewność
±
pomiaru l [mm]
Wer. 2014 MT
1 z 7
LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ
3. Naszkicuj i zwymiaruj oba wahadła (nie odkręcaj pręta od masy wahadła! ) 0,5 pkt.
Wer. 2014 MT
2 z 7
LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ
4. Wyznacz odległość h1 i h2 środków masy wahadeł od osi obrotu Miejsce na szkice i obliczenia
1,5 pkt.
h1 [mm]
±
h2 [mm]
±
Regulując wysokość nóżek podstawy stanowiska wypoziomuj podstawę (patrz instrukcja).
Dokonaj pomiaru średniego okresu ruchu wahadeł. W tym celu przeprowadź poniższe kroki.
5. Wybierz parametry akwizycji (równe dla obu wahadeł) Częstotliwość próbkowania [Hz]
Liczba próbek
Wer. 2014 MT
3 z 7
LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ
6. Wyznacz średni okres wahań
Okres ruchu wahadła 1 T1 [s]
±
Okres ruchu wahadła 2 T2 [s]
±
7. Wyznacz momenty bezwładności wahadeł wykorzystując wzór (8) z instrukcji oraz niepewność ich oszacowania wykorzystując wzór ogólny (Z2) z załącznika. Przyspieszenie ziemskie przyjmij jako 9,807
± 0,001 m/s2.
I1 [kg m2]
±
I2 [kg m2]
±
1 pkt.
Wyznacz współczynnik restytucji. W tym celu wykonaj następujące kroki.
8. Dla 9 różnych wartości α0 (odczytanej orientacyjnie) dokonaj rejestracji przebiegu zderzenia. Zapisz parametry akwizycji sygnału (takie same dla każdej próby).
Częstotliwość próbkowania [Hz]
Liczba próbek
Lp.
α0 [o]
Nazwa pliku z rejestracją (łącznie ze ścieżką) – patrz instrukcja 1
20
2
25
3
30
4
35
5
40
6
45
7
50
8
55
9
60
9. Przedstaw przykładową rejestrację ruchu dwóch wahadeł. Oba przebiegi nanieść na jeden wykres i podpisać osie. Wykres najlepiej wykonać za pomocą dowolnego oprogramowania komputerowego umożliwiającego wizualizację wyników. Zaznacz chwilę pierwszego zderzenia wahadeł oraz kąty αo i αmax.
0,5 pkt.
Wer. 2014 MT
4 z 7
LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ
10. Na podstawie otrzymanych rejestracji i dokonując odpowiednich obliczeń wypełnij poniższą tabelę. Kąty αo i αmax określ z zarejestrowanego przebiegu. Dodatkowo wyznacz prędkość liniową V1 z jaką bijak uderza w nieruchome wahadło 2.
2 pkt.
Lp.
α
α
ω
0 [o]
max [o]
1 [rad/s]
ω2 [rad/s]
ω [rad/s]
R [.]
rzeczywiste odczytane
(odczytane
z
z
rejestracji
rejestracji)
±0,1o
±0,1o
1
±
±
±
±
2
±
±
±
±
3
±
±
±
±
4
±
±
±
±
5
±
±
±
±
6
±
±
±
±
7
±
±
±
±
8
±
±
±
±
9
±
±
±
±
Ostateczne oszacowanie R
±
11. Sprawdź czy istnieje zależność pomiędzy wartością współczynnika restytucji a prędkością zderzenia. W tym celu narysuj na podstawie wyników wykres R(ω1) i zinterpretuj go. Podpisz osie, nanieś na punkty pomiarów niepewności pomiarowe.
1 pkt.
Wer. 2014 MT
5 z 7
LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ
Uwaga!. Wniosków co do zależności R(ω1) nie należy uogólniać. Dla niektórych materiałów i zakresów ω1 taka zależność jest istotna, a dla innych nie. Pamiętaj, że Twoje obserwacje dotyczą tylko rozpatrywanego przypadku.
12. Wypełnij poniższą tabelę korzystając z odpowiednich wzorów, wcześniej uzyskanych danych i wyników. Uzupełnij brakujące jednostki.
Lp.
α
ω
0 [o]
1 [rad/s]
S1 [ ]
F1 [ ]
S2 [ ]
F2 [ ]
rzeczywiste
(odczytane
z
rejestracji)
1 pkt.
±0,1o
1
±
±
±
±
±
2
±
±
±
±
±
3
±
±
±
±
±
4
±
±
±
±
±
5
±
±
±
±
±
6
±
±
±
±
±
7
±
±
±
±
±
8
±
±
±
±
±
±
±
±
±
±
13. Przyjmij, że czas pierwszej i drugiej fazy zderzenia wynosi 5 ms. Narysuj wykres średniej wartości siły w pierwszej i drugiej fazie zderzenia w funkcji ω1.
1 pkt.
Wer. 2014 MT
6 z 7
LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ
14. Podsumowanie i wnioski
3 pkt.
Wer. 2014 MT
7 z 7