Sprawozdanie z ćwiczenia X19, P19
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej sprężystości sprężyny ( część pierwsza ) oraz okresu drgań masy zawieszonej na sprężynie( część druga ).
Wykonanie część pierwszej tego ćwiczenia polega na stopniowym zwiększaniu obciążenia sprężyny oraz na pomiarze za pomocą sensora siły , siły powodującej rozciąganie
Część druga polega na badaniu za pomocą czujnika ruchu drgań masy zawieszonej na sprężynie
Wstęp teoretyczny:
Prawo Hooka:
Gdy ciężar jest odchylony o x w górę bądź w dół od położenia równowagi, pojawia się niezrównoważona siła sprężystości F, proporcjonalna do x, z tego wynika następujący wzór:
F=-kx
Gdzie stała k oznacza współczynnik sprężystości sprężyny zwany również stałą sprężystości, którego wyliczenie jest moim zadaniem na dzisiejszych ćwiczeniach. Natomiast znak ujemny wskazuje, że siła skierowana jest przeciwnie do kierunku przemieszczenia masy. Siła sprężystości powoduje, że masa porusza się w górę i w dół.
Wykonanie ćwiczenia
włączam komputer oraz wszystkie urządzenia potrzebne do wykonania tego ćwiczenia, w tym ćwiczeniu jest to czujnik siły
uruchamiam program Scince Workshop i otwieram dokument z numerem mojego ćwiczenia
ustawiam wszystkie parametry według wskazówek podanych w opisie ćwiczenia
montuję pionowo czujnik siły na statywie
zawieszam sprężynę na haku sensora
na podziałce milimetrowej odczytuje położenie początkowe końca sprężyny (ostatniego zwoju ) bez obciążenia
przystępuję do rejestrowania danych ,w tym celu naciskam przycisk REC
naciskam przycisk tarujący na sensorze siły w celu wyzerowania wskazań
jako wydłużenie ( Entry # 1 ) wpisuję „ 0 ” , ponieważ sprężyna nie jest rozciągnięta
zawieszam masę liczoną łącznie z masą wieszaka i odczytuję nowe położenie końca sprężyny.
zapisuję wydłużenie jako Entry # 2
dodaję kolejne i odczytuję wydłużenie
zapisuję wydłużenie jako Entry # 3
kontynuuję pomiary dodając po do sprężyny. Czynność tą powtarzam jeszcze 4 razy. Zapisuję kolejne wydłużenia w tabeli danych.
po wykonaniu ostatniego odczytu przerywam rejestrowanie danych i przechodzę do analizy
uaktywniam okno Graph i analizuję wykres przedstawiający siłę jako funkcję wydłużenia
wybieram z menu pozycję dopasowanie krzywej , dopasowanie liniowe
odczytuję wartość ( wartość nachylenia najlepiej dopasowanej linii przedstawiającej zależność siły od wydłużenia ) która , jest równa stałej sprężyny
notuję wartość k i odłączam sensor siły od interfejsu iż zdejmuję go zestatywu
Wnioski:
Niestety na tych zajęciach nie udało nam się przeprowadzić pełnych pomiarów,
a także wykonać drugiej części ćwiczenia (czyli badania ruchu harmonicznego prostego
i wymuszonego). Było to spowodowane problemami ze sprzętem, jak i właściwym zrozumieniu ćwiczenia, a także czasową nieobecnością prowadzącego ćwiczenia.