TARASIUK MARIUSZ |
TEMAT: Badanie ruchu precysyjnego yroskopu. |
POLITECHNIKA WROCAWSKA INSTYTUT FIZYKI |
Sprawozdanie z wiczenia Nr .. 5 .. . |
Wydzia Informatyki i Zarzdzania II Rok |
DATA: 25.10.95 OCENA |
1). Celem wiczenia jest obserwacja zjawiska yroskopowego, precesji i nutacji oraz sprawdzanie liniowej zalenoci okresu precysyjnego od czstoci obrotów przy ustalonym momencie siy.
yroskop jest bry o symetrii obrotowej, mogc wykonywa dziki specjalnej konstrukcji ruch obrotowy wokó trzech wzajemnie prostopadych osi . Ruchem yroskopu rzdz zasady dynamiki bryy sztywnej. Bry sztywn nazywamy ukad czstek o niezmiennych odlegociach wzajemnych.
Brya moe równoczenie porusza si ruchem postpowym i obrotowym. Energia kinetyczna bryy w ruchu obrotowym jest sum energii kinetycznych wszystkich czstek.
2). Wzory uyte w obliczeniach:
mg (r- r0)
I = -------------------------
w * wp
gdzie: m -- masa ciarka,
I -- moment bezwadnoci wirnika i tarczy
wp -- prdko ktowa precesji.
wp
a = -----------------
r - r0
gdzie: a -- wspóczynnik nachylenia prostej
3).Wyniki pomiarów :
a). Dla prdkoci ktowej n = 2000 obr/h.
lp.
|
d odlego [m] |
a kt obr. [ ] |
Dd [m] |
t czas [s] |
Dt [s] |
tcakow czas cak. [s] |
wp [rad/s] |
|
|
p/2 |
|
6,309 |
|
25,236 |
0,249 |
|
|
p/2 |
|
8,031 |
|
32,124 |
0,196 |
|
|
p/2 |
|
9,345 |
|
37,38 |
0,168 |
|
|
p/2 |
|
10,649 |
|
42,596 |
0,148 |
|
|
p/2 |
|
14,848 |
|
59,392 |
0,106 |
|
|
p/2 |
|
19,408 |
|
77,632 |
0,081 |
|
|
p/2 |
|
32,376 |
|
129,504 |
0,049 |
|
|
p/6 |
0,01 |
39,905 |
0,001 |
478,86 |
0,013 |
|
|
p/18 |
|
-21,707 |
|
-781,452 |
-0,008 |
|
|
p/6 |
|
-11,226 |
|
-134,712 |
-0,047 |
|
|
p/2 |
|
-18,745 |
|
-74,980 |
-0,084 |
|
|
p/2 |
|
-14,161 |
|
-56,644 |
-0,111 |
|
|
p/2 |
|
-11,352 |
|
-45,408 |
-0,139 |
|
0,02 |
p/2 |
|
-9,012 |
|
-36,048 |
-0,174 |
b). Dla prdkoci ktowej = 4000 obr/h.
lp.
|
d odlego [m] |
a kt obr. [ ] |
Dd [m] |
t czas [s] |
Dt [s] |
tcakow czas cak. [s] |
wp [rad/s] |
|
|
p/2 |
|
12,439 |
|
49,756 |
0,126 |
|
|
p/2 |
|
14,543 |
|
58,172 |
0,108 |
|
|
p/2 |
|
16,791 |
|
67,164 |
0,094 |
|
|
p/2 |
|
21,361 |
|
85,444 |
0,074 |
|
|
p/2 |
|
26,647 |
|
106,588 |
0,059 |
|
|
p/2 |
|
35,148 |
|
140,592 |
0,045 |
|
|
p/6 |
|
21,522 |
|
258,264 |
0,024 |
|
|
p/18 |
0,01 |
34,536 |
0,001 |
1243,296 |
0,005 |
|
|
p/18 |
|
-17,383 |
|
-625,788 |
-0,010 |
|
|
p/6 |
|
-21,925 |
|
-263,100 |
-0,024 |
|
|
p/2 |
|
-39,118 |
|
-156,472 |
-0,040 |
|
|
p/2 |
|
-26,551 |
|
-106,204 |
-0,059 |
|
|
p/2 |
|
-21,149 |
|
-84,59 |
-0,074 |
|
0,02 |
p/2 |
|
-17,190 |
|
-68,760 |
-0,091 |
c). Dla prdkoci ktowej = 6000 obr/h
lp.
|
d odlego [m] |
a kt obr. [ ] |
Dd [m] |
t czas [s] |
Dt [s] |
tcakow czas cak. [s] |
wp [rad/s] |
|
|
p/2 |
|
19,282 |
|
77,128 |
0,081 |
|
|
p/2 |
|
22,061 |
|
88,244 |
0,071 |
|
|
p/2 |
|
25,070 |
|
100,280 |
0,063 |
|
|
p/2 |
|
31,339 |
|
125,356 |
0,050 |
|
|
p/2 |
|
41,006 |
|
164,024 |
0,038 |
|
|
p/2 |
|
62,849 |
|
251,396 |
0,025 |
|
|
p/6 |
|
32,975 |
|
395,700 |
0,016 |
|
|
p/18 |
0,01 |
43,792 |
0,001 |
1576,512 |
0,004 |
|
|
p/18 |
|
-25,913 |
|
-932,868 |
-0,007 |
|
|
p/6 |
|
-33,059 |
|
-396,708 |
-0,016 |
|
|
p/2 |
|
-63,497 |
|
-253,988 |
-0,025 |
|
|
p/2 |
|
-41,472 |
|
-165,888 |
-0,038 |
|
|
p/2 |
|
-30,992 |
|
-123,968 |
-0,050 |
|
0,02 |
p/2 |
|
-25,795 |
|
-103,180 |
-0,061 |
4).Tabele wyników:
a) . Dla 2000 obr/h
lp.
|
d odlego [m] |
a
|
ared
|
da
|
b dla r0 |
|
|
3,276 |
|
|
|
|
|
2,970 |
|
|
|
|
|
3,000 |
|
|
|
|
|
3,217 |
|
|
|
|
|
2,944 |
|
|
|
|
|
3,115 |
|
|
|
|
|
3,063 |
3,018 |
0,410 |
-0,223 |
|
|
2,167 |
|
|
|
|
|
2,000 |
|
|
|
|
|
3,357 |
|
|
|
|
|
3,500 |
|
|
|
|
|
3,265 |
|
|
|
|
|
3,159 |
|
|
|
|
0,02 |
3,222 |
|
|
|
b). Dla 4000 obr/h
lp.
|
d odlego [m] |
a
|
ared
|
da
|
b dla r0 |
|
|
1,658 |
|
|
|
|
|
1,637 |
|
|
|
|
|
1,678 |
|
|
|
|
|
1,608 |
|
|
|
|
|
1,639 |
|
|
|
|
|
1,730 |
|
|
|
|
|
1,484 |
1,662 |
0,320 |
-0,122 |
|
|
0,833 |
|
|
|
|
|
2,500 |
|
|
|
|
|
1,715 |
|
|
|
|
|
1,667 |
|
|
|
|
|
1,736 |
|
|
|
|
|
1,600 |
|
|
|
|
0,02 |
1,686 |
|
|
|
c) Dla 6000ogr/h
lp.
|
d odlego [m] |
a
|
ared
|
da
|
b dla r0 |
|
|
1,066 |
|
|
|
|
|
1,076 |
|
|
|
|
|
1,126 |
|
|
|
|
|
1,087 |
|
|
|
|
|
1,056 |
|
|
|
|
|
0,962 |
|
|
|
|
|
1,000 |
1,097 |
0,216 |
-0,081 |
|
|
0,667 |
|
|
|
|
|
1,751 |
|
|
|
|
|
1,143 |
|
|
|
|
|
1,042 |
|
|
|
|
|
1,117 |
|
|
|
|
|
1,136 |
|
|
|
|
0,02 |
1,130 |
|
|
|
d). Wartoci wyznaczone metod regresji liniowej:
Lp.
|
w |
a |
b |
da |
db |
|
|
3,013 |
-0,224 |
0,400 |
0,037 |
|
|
1,669 |
-0,122 |
0,311 |
0,029 |
|
6000 |
1,103 |
-0,080 |
0,211 |
0,020 |
5). Przykadowe obliczenia:
................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................
6). Schemat urzdzenia:
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
7).Wnioski
Bedy powstae podczas wykonywania wiczenia powstay w wyniku niedokadnoci pracy yroskopu oraz z niedokadnoci odczytu. Duy wpyw miao ustawienie ciarka w odpowiednim miejscu na skali. Podczas pracy silnika zauwaalne byy spadki obrotów silnika.
Wraz ze wzrostem prdkoci ktowej wzrasta wspóczynnik nachylenia prostej odpowiadajcej zalenoci pomidzy pooeniem ciarka „ r ” a prdkoci ktow precesji. Równie wraz ze wzrostem prdoci ktowj wzrast dokadno to znaczy , e powstae bdy s coraz mniejsze (dokadno pomiaru jest coraz wiksza).