predkosc pocisku cw 2

1 BD 12.03.2013r.

Laboratorium z fizyki

Ćw. nr: 2

Wyznaczanie prędkości lotu pocisku na podstawie badania ruch wahadła balistycznego.

Korga Przemysław

L - 07

  1. Obliczenia

  1. Obliczamy t1sr i t2sr, oraz T1sr i T2sr.

$t_{1sr} = \frac{11,341s + 11,253s + 11,258s + 11,253s + 11,287s + 11,276s + 11,257s + 11,262s + 11,261s + 11,282s + 11,257s + 11,268s}{12} = 11,27125\ \ s$

$t_{2sr} = \frac{17,377s + 18,118s + 17,218s + 17,430s + 18,166s + 18,945s + 17,326s + 18,765s + 19,022s + 17,352s + 19,024s + 17,359s}{12} = 18,0085\ s$

$T_{1sr} = \frac{11,27125\ s}{10} = 1,127\ s$

$T_{2sr} = \frac{18,0085s}{10} = 1,8009\ s$

  1. Obliczamy moment kierujący D sprężyny oraz moment bezwładności I0 wahadła.

$D = \frac{8 \times {(3,14)}^{2} \times 0,194\ kg\lbrack\left( 0,02\ m \right)^{2}{- \left( 0,08\ m \right)}^{2}\rbrack}{\lbrack\left( 1,127s \right)^{2}{- \left( 1,801s \right)}^{2}\rbrack} = \frac{8 \times 9,86 \times 0,194\ kg\ \lbrack 0,0004\ m^{2} - 0,0064\ m^{2}\rbrack}{1,270\ s^{2} - 3,244\ s^{2}} = \frac{- 0,092\ kg\ \ m^{2}}{- 1,974\ s^{2}} = 0,0465\ \frac{\text{kg\ }m^{2}}{s^{2}}$

$I_{0} = \frac{2 \times 0,194\ kg\ \lbrack\left( 0,02\ m \right)^{2} \times \left( 1,801\ s \right)^{2} - \left( 0,008\ m \right)^{2} \times \left( 1,127\ s \right)^{2}\rbrack}{\lbrack\left( 1,127s \right)^{2}{- \left( 1,801s \right)}^{2}\rbrack} = \frac{1,88\lbrack(0,0004\ m^{2} \times \ 3,244\ s^{2}) - (0,0064\ m^{2} \times 1,270\ s^{2})\rbrack}{1,270\ s^{2} - 3,244\ s^{2}} = \frac{1,88\ kg\ \lbrack 0,0013\ m^{2}\text{\ s}^{2} - 0,0081\ m^{2}\text{\ s}^{2}\rbrack\ }{- 1,974\ \text{\ s}^{2}} = \ \frac{- 0,0128\ \text{kg\ m}^{2}\text{\ s}^{2}}{- 1,974\ \text{\ s}^{2}} = 0,0065\ \ kgm^{2}$

  1. Obliczamy prędkość pocisku v .


$$v = \frac{0,0465\ \frac{\text{kg\ }m^{2}}{s^{2}} \times 0,12\pi\ \times 1,127\ s\ }{2\pi \times 0,006\ kg \times 0,118\ m} = 4,442\ \frac{m}{s}$$

  1. Obliczamy niepewności standardowe u(t1sr) i u(t2sr) metodą typu A.

Do olbliczenia niepewności standardowej typu A wykorzystam poniższy wzór:

$u(t_{1sr}) = \sqrt{\frac{\left( 11,341 - 11,271 \right)^{2} + ({11,253 - 11,271)}^{2} + \left( 11,258 - 11,271 \right)^{2} + \left( 11,253 - 11,271 \right)^{2} + \left( 11,287 - 11,271 \right)^{2} + \left( 11,276 - 11,271 \right)^{2} +}{12\left( 12 - 1 \right)}}$

$\sqrt{\frac{\left( 11,257 - 11,271 \right)^{2} + \left( 11,262 - 11,271 \right)^{2} + \left( 11,261 - 11,271 \right)^{2} + \left( 11,282 - 11,271 \right)^{2} + \left( 11,268 - 11,271 \right)^{2} + {(11,257 - 11,271)}^{2}}{}}$ =

$\sqrt{\frac{0,004865 + 0,000333 + 0,000176 + 0,000333 + 0,000248 + 0,000023 + 0,000203 + 0,000086 + 0,000105 + 0,000116 + 0,000203 + 0,000011}{132}} =$

$\sqrt{\frac{0,00670}{132}} = \sqrt{0,000051} = 0,00712\ s$

$u\left( t_{2sr} \right) = \sqrt{\frac{\left( 17,377 - 18,0085\ \ \right)^{2} + \left( 18,118 - 18,0085\ \ \right)^{2} + \left( 17,218 - 18,0085\ \ \right)^{2} + \left( 17,430 - 18,0085\ \right)^{2} + \left( 18,166 - 18,0085\ \ \right)^{2} + \left( 18,945 - 18,0085\ \ \right)^{2} +}{12\left( 12 - 1 \right)}}$

$\sqrt{\frac{\left( 17,326 - 18,0085 \right)^{2} + \left( 19,024 - 18,0085\ \right)^{2} + \left( 18,765 - 18,0085\ \right)^{2} + \left( 19,022 - 18,0085\ \right)^{2} + \left( 17,352 - 18,0085\ \right)^{2} + {(17,359 - 18,0085\ )}^{2}}{}} =$

$\sqrt{\frac{0,3988 + 0,0120 + 0,6249 + 0,3347 + 0,0248 + 0,8770 + 0,4658 + 0,5723 + 1,0272 + 0,4310 + 1,0312 + 0,4219}{132} = \ }\sqrt{\frac{6,2215}{132}} = \sqrt{0,0471} = 0,217\ s$

  1. Obliczam u(T1śr) i u(T2śr).

$u\left( T_{1sr} \right) = \ \sqrt{\frac{{(1,1341 - 1,1271)}^{2} + {(1,1253 - 1,1271)}^{2} + {(1,1258 - 1,1271)}^{2} + {(1,1253 - 1,1271)}^{2} + {(1,1287 - 1,1271)}^{2} + \left( 1,1276 - 1,1271 \right)^{2} +}{12(12 - 1)}}$

$\sqrt{\frac{{(1,1257 - 1,1271)}^{2} + {(1,1262 - 1,1271)}^{2} + {(1,1261 - 1,1271)}^{2} + {(1,1282 - 1,1271)}^{2} + {(1,1257 - 1,1271)}^{2} + {(1,1268 - 1,1271)}^{2}}{}} =$

$\sqrt{\frac{0,000048 + 0,0000033 + 0,00000176 + 0,0000033 + 0,0000025 + 0,00000023 + 0,0000020 + 0,0000009 + 0,0000011 + 0,0000012 + 0,0000020 + 0,0000001}{132}} =$

$\sqrt{\frac{0,000067}{132}} = \sqrt{0,00000051} = 0,000712\ s\ $

$u\left( T_{2sr} \right) = \sqrt{\frac{{(1,7377 - 1,8009)}^{2} + {(1,8118 - 1,8009)}^{2} + {(1,7218 - 1,8009)}^{2} + {(1,7430 - 1,8009)}^{2} + {(1,8166 - 1,8009)}^{2} + {(1,8945 - 1,8009)}^{2} +}{12(12 - 1)}}$

$\sqrt{\frac{{(1,7326 - 1,8009)}^{2} + {(1,8765 - 1,8009)}^{2} + {(1,9022 - 1,8009)}^{2} + {(1,7352 - 1,8009)}^{2} + {(1,9024 - 1,8009)}^{2} + {(1,7359 - 1,8009)}^{2}}{}} =$

$\sqrt{\frac{0,0040 + 0,0001 + 0,0062 + 0,0033 + 0,0002 + 0,0088 + 0,0047 + 0,0057 + 0,0103 + 0,0043 + 0,0103 + 0,0042}{132}} = \sqrt{\frac{0,0622}{132}} =$

$\sqrt{0,0005} = 0,0217\ s$

  1. Obliczam niepewności standardowe u(R1) i u(R2) metodą typu B, przyjmując ∆R1 = ∆R2=1mm.

Korzystam ze wzoru na niepewności standardowe metodą typu B: $u\left( x \right) = \frac{x}{\sqrt{3}}$

$u\left( R_{1} \right) = u\left( R_{2} \right) = \frac{0,0010\ m}{\sqrt{3}} = 0,000577\ m$

  1. Obliczam niepewności standardowe u(D) i u(I0).

$u\left( D \right) = \left| \frac{\partial D}{\partial R_{1}} \right| \times u\left( R_{1} \right) + \left| \frac{\partial D}{\partial R_{2}} \right| \times u(R_{2}) + \left| \frac{\partial D}{\partial T_{1}} \right| \times u(T_{1}) + \left| \frac{\partial D}{\partial T_{2}} \right| \times u(T_{2}) =$

$\left| \frac{16R_{1\ }\pi^{2}M}{T_{1}^{2} - T_{2}^{2}} \right| \times u\left( R_{1} \right) + \left| \frac{- 16R_{2}\pi^{2}M}{T_{1}^{2} - T_{2}^{2}} \right| \times u\left( R_{2} \right) + \left| \frac{- 8\pi^{2}M(R_{1}^{2} - R_{2}^{2})2T_{1}}{{(T_{1}^{2} - T_{2}^{2})}^{2}} \right| \times u\left( T_{1} \right) + \left| \frac{- 8\pi^{2}M(R_{1}^{2} - R_{2}^{2})2T_{2}}{{(T_{1}^{2} - T_{2}^{2})}^{2}} \right| \times u(T_{2}) =$

$0,000179 + 0,000716 + 0,000060 + 0,018449 = 0,019405\ \frac{\text{kg\ }m^{2}}{s^{2}}$

$u\left( I_{0} \right) = \left| \frac{\partial I_{0}}{\partial R_{1}} \right| \times u{(R}_{1}) + \left| \frac{\partial I_{0}}{\partial R_{2}} \right| \times u{(R}_{2}) + 2 \times \left| \frac{\partial I_{0}}{\partial T_{1}} \right| \times u{(T}_{1}) + 2 \times \left| \frac{\partial I_{0}}{\partial T_{2}} \right| \times u{(T}_{2}) =$

$\left| \frac{4MR_{1}(T_{1}^{2} - T_{2}^{2})}{T_{1}^{2} - T_{2}^{2}} \right| \times u{(R}_{1}) + \left| \frac{- 4MR_{2}(T_{1}^{2} - T_{2}^{2})}{T_{1}^{2} - T_{2}^{2}} \right| \times u{(R}_{2}) + 2 \times \left| \frac{- 8MT_{1}^{}(R_{1}^{2} - R_{2}^{2})}{{{(T}_{1}^{2} - T_{2}^{2})}^{2}} \right| \times u\left( T_{1} \right) + 2 \times \left| \frac{- 8MT_{2}^{}(R_{1}^{2} - R_{2}^{2})}{{{(T}_{1}^{2} - T_{2}^{2})}^{2}} \right| =$

0, 0000864 + 0, 0000358 + 0, 0053944 + 0, 0019759 = 0, 0074926 kg m2

  1. Obliczam niepewności standardowe u(αMAX), u(r), u(m).

r=0,0025 m u(r)=$\frac{0,0025}{\sqrt{3}} = 0,00144\ \ m$

m= 0,0001 kg $u\left( m \right) = \frac{0,0001}{\sqrt{3}} = 0,0000577\ kg\ $

αMAX = 0, 0055 π rad  ${u(\alpha}_{\text{MAX}}) = \frac{0,0055}{\sqrt{3}} = 0,00317\ \pi\ rad\ $

  1. Obliczam niepewność standardową prędkości pocisku u(v).

$u\left( v \right) = \left| \frac{\partial v}{\partial D} \right| \times u\left( D \right) + \left| \frac{\partial v}{\partial\alpha} \right| \times u\left( \alpha \right) + \left| \frac{\partial v}{\partial T} \right| \times u\left( T \right) + \left| \frac{\partial v}{\partial m} \right| \times u\left( m \right) + \left| \frac{\partial v}{\partial r} \right| \times u\left( r \right) =$

$\left| \frac{- \alpha T}{2\pi mr} \right| \times u\left( D \right) + \left| \frac{\text{DT}}{2\pi mr} \right| \times u\left( \alpha \right) + \left| \frac{\text{Dα}}{2\pi mr} \right| \times u\left( T \right) + \left| \frac{- DT\alpha}{2\pi m^{2}r} \right| \times u\left( m \right) + \left| \frac{- DT\alpha}{2\pi r^{2}m} \right| \times u\left( r \right) =$

= 0,590292 + 0,037366 + 0,002806 + 0,042713 + 0,054202 = 0,727379 $\frac{m}{s}$


$$v \pm u\left( v \right) = (4,442\ \pm \ 0,727379)\ \frac{m}{s}$$

  1. Wnioski

Celem ćwiczenia było wyznaczenie prędkości lotu pocisku na podstawie badania ruchu wahadła balistycznego. Średnio wyniosła ona( $4,442\ \pm \ 0,727379)\ \frac{m}{s}$. Na błędy pomiarowe złożyła się niedokładność ustawienia ciężarków, zważenia masy pocisku, a także odczytania kąta wychylenia wahadła i miejsca uderzenia w nie pocisku.

Moment kierujący wahadła wyniósł $0,0465\ \frac{\text{kg\ }m^{2}}{s^{2}}$ , zaś moment bezwładności 0, 0065 kg m2  .


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyznaczanie prędkości pocisku za pomocą wahadła balistycznego skrętnego, 123 12, ćw
Wyznaczanie prędkości pocisku za pomocą wahadła balistycznego skrętnego, FIZ123, nr
Wyznaczanie prędkości pocisku za pomocą wahadła balistycznego skrętnego, 123R, nr
Prędkość pocisku doc
Ćw 1 ?danie rozkładu prędkości w kanale okrągłym
Ćw 4 Pomiary prędkości obrotowej
cw wyzn predkosci dzwieku
Pocisk o masie m i predkosci liniowej v0 trafia w cylinder
Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą przesunięcia fazowego, LAB 104O, Nr ćw.
Cw 1 Badanie rozkladu predkosci w ka
ĆW 12 - Wyznaczanie prędkości fali dźw. metodą rezonansu, laboratorium fizyczne, Laboratorium semest
Pomiar prędkości grawitacyjnych fal wodnych (ćw.224), Studia, Fizyka, Labolatoria
Powrót do Europy dwóch prędkości, Unia Europejska i Prawa Człowieka Ćw
ćw.19.Reg.prędkości kątowej induk.silnika pierścien.w podsynchr.kaskadachprzekształ, Elektrotechnika
cw Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu i częstotliwości drgań własnych słupa powietrza

więcej podobnych podstron