WFiIS |
Imię i Nazwisko: 1. Dominik Kućma 2. Adam Skorek |
ROK II |
GRUPA II |
ZESPÓŁ 4 |
|
Pracownia fizyczna I |
TEMAT: Moduł Sztywności |
Nr ćwiczenia 12 |
|||
Data wykonania:
25.10.2006 |
Data oddania:
8.11.2006 |
Zwrot do poprawy:
|
Data oddania:
|
Data zaliczenia:
|
OCENA
|
Wyznaczanie momentu bezwładności pierścienia:
masa: m = 1,323 ± 0,001 [kg]
promień zewnętrzny: Rz = 14,21 ± 0,01 [cm]
promień wewnętrzny: Rw = 12,59 ± 0,01[cm]
Niepewność wyznaczamy ze wzoru:
Wyznaczanie momentu bezwładności ciężarków:
4 ciężarki o masie 0,138 ± 0,001 [kg]
Promień ciężarka r0 = 1,42 ± 0,01 [cm]
Odległość od osi wibratora: a = 7,0 ± 0,1 [cm]
Niepewność wyznaczamy ze wzoru:
Wyznaczanie parametrów drutów:
Drut miedziany |
Drut mosiężny |
Drut stalowy |
|||
długość [m] |
średnica [mm] |
długość [m] |
średnica [mm] |
długość [m] |
średnica [mm] |
0,72 |
19,4 |
0,74 |
19,3 |
0,73 |
19,3 |
|
19,4 |
|
19,2 |
|
19,3 |
|
19,1 |
|
19,2 |
|
19,3 |
|
19,0 |
|
19,1 |
|
19,4 |
|
19,3 |
|
19,2 |
|
19,3 |
|
19,3 |
|
19,2 |
|
19,3 |
|
19,4 |
|
19,3 |
|
19,3 |
|
19,3 |
|
19,2 |
|
19,4 |
|
19,3 |
|
19,2 |
|
19,2 |
|
19,3 |
|
19,1 |
|
19,3 |
średnia |
19,28 |
średnia |
19,2 |
średnia |
19,31 |
odchylenie |
0,12 |
odchylenie |
0,06 |
odchylenie |
0,05 |
Wyznaczanie modułów sztywności drutów:
drut mosiężny
wibrator nieobciążony |
wibrator z pierścieniem |
pierścień i ciężarki |
|||
czas 15 okresów [s] |
Okres [s] |
czas 15 okresów [s] |
okres [s] |
czas 15 okresów [s] |
okres [s] |
47,44 |
3,163 |
69,44 |
4,629 |
71,97 |
4,798 |
47,19 |
3,146 |
69,56 |
4,637 |
72,00 |
4,800 |
47,35 |
3,157 |
69,32 |
4,621 |
72,03 |
4,802 |
47,25 |
3,150 |
69,62 |
4,641 |
71,97 |
4,798 |
47,44 |
3,163 |
69,47 |
4,631 |
72,00 |
4,800 |
47,28 |
3,152 |
69,65 |
4,643 |
71,93 |
4,795 |
średni okres [s] |
T1=3,155 |
|
T2=4,634 |
|
T3=4,799 |
Odchylenie [s] |
0,007 |
|
0,008 |
|
0,002 |
Moduł sztywności wyznaczymy ze wzoru:
Gdzie T1 jest okresem wibratora nieobciążonego.
I niepewność ze wzoru:
Przykładowe obliczenie błędu dla pierścienia:
Moduł sztywności dla pierścienia: Niepewność u(G): |
43,346 GPa 0,004 GPa |
Moduł sztywności dla pierścienia i ciężarków: Niepewność u(G): |
42,530 GPa 0,004 GPa |
Wartość tablicowa dla druta mosiężnego wynosi: |
42 GPa |
drut miedziany
wibrator nieobciążony |
wibrator z pierścieniem |
pierścień i ciężarki |
|||
czas 10 okresów [s] |
Okres [s] |
czas 10 okresów [s] |
okres [s] |
czas 10 okresów [s] |
okres [s] |
34,44 |
3,444 |
50,38 |
5,038 |
52,09 |
5,209 |
34,28 |
3,428 |
50,37 |
5,037 |
52,53 |
5,253 |
34,34 |
3,434 |
50,63 |
5,063 |
52,56 |
5,256 |
34,53 |
3,453 |
50,40 |
5,040 |
52,50 |
5,250 |
34,25 |
3,425 |
50,53 |
5,053 |
52,43 |
5,243 |
34,60 |
3,460 |
50,81 |
5,081 |
52,50 |
5,250 |
średni okres [s] |
3,441 |
|
5,052 |
|
5,244 |
Odchylenie [s] |
0,014 |
|
0,017 |
|
0,017 |
Moduł sztywności wyznaczymy ze wzoru:
Gdzie T1 jest okresem wibratora nieobciążonego.
I niepewność ze wzoru:
Moduł sztywności dla pierścienia: Niepewność u(G): |
38,123 GPa 0,003 GPa |
Moduł sztywności dla pierścienia i ciężarków: Niepewność u(G): |
37,109 GPa 0,003 GPa |
Wartość tablicowa dla druta mosiężnego wynosi: |
38 GPa |
drut stalowy
wibrator nieobciążony |
wibrator z pierścieniem |
pierścień i ciężarki |
|||
czas 10 okresów [s] |
Okres [s] |
czas 10 okresów [s] |
okres [s] |
czas 10 okresów [s] |
okres [s] |
22,75 |
2,275 |
33,38 |
3,338 |
34,78 |
3,478 |
22,66 |
2,266 |
33,59 |
3,359 |
34,59 |
3,459 |
22,59 |
2,259 |
33,43 |
3,343 |
34,96 |
3,496 |
22,66 |
2,266 |
33,50 |
3,350 |
34,78 |
3,478 |
22,62 |
2,262 |
33,50 |
3,350 |
34,68 |
3,468 |
22,62 |
2,262 |
33,40 |
3,340 |
34,60 |
3,460 |
średni okres [s] |
2,265 |
|
3,347 |
|
3,473 |
Odchylenie [s] |
0,006 |
|
0,008 |
|
0,014 |
Moduł sztywności wyznaczymy ze wzoru:
Gdzie T1 jest okresem wibratora nieobciążonego.
I niepewność ze wzoru:
Moduł sztywności dla pierścienia: Niepewność u(G): |
82,895 GPa 0,001 GPa |
Moduł sztywności dla pierścienia i ciężarków: Niepewność u(G): |
80,844 GPa 0,001 GPa |
Wartość tablicowa dla druta mosiężnego wynosi: |
78-82 GPa |
Wnioski
Przeprowadzone doświadczenie pokazuje, iż moduł sztywności jest odmienny dla poszczególnych stopów metali. Wyniki otrzymane doświadczalnie uznajemy za bardzo dobre, ze względu na nieznaczną różnicę z wielkościami tablicowymi, które same w sobie są wielkościami przybliżonymi (o ok. 10%, ze względu na możliwość zmiany wartości G poprzez stosowanie różnych składów chemicznych stopu jak i późniejszej jego obróbki termicznej lub mechanicznej).