Oto tabelka przedstawiająca wartości modułu sztywności wyliczonego z danych z przeprowadzonego eksperymentu:
SIŁA [N] |
WYCH. I [rad] |
WYCH.II [rad] |
MODUŁ SZTYWNOŚCI I [N/(m²*rad)]*10¹° |
MODUŁ SZTYWNOŚCI II [N/(m²*rad)]*10¹° |
0,0981 |
0,009 |
0,061 |
5,85 |
0,84 |
0,1962 |
0,052 |
0,131 |
1,95 |
0,78 |
0,2943 |
0,113 |
0,201 |
1,35 |
0,76 |
0,3924 |
0,175 |
0,305 |
1,17 |
0,67 |
0,4905 |
0,244 |
0,375 |
1,05 |
0,68 |
0,5886 |
0,314 |
0,428 |
0,98 |
0,72 |
0,6867 |
0,366 |
0,489 |
0,98 |
0,73 |
0,7848 |
0,445 |
0,567 |
0,92 |
0,72 |
0,8829 |
0,489 |
0,620 |
0,94 |
0,74 |
0,981 |
0,567 |
0,637 |
0,90 |
0,80 |
1,0791 |
0,628 |
0,707 |
0,89 |
0,79 |
1,1772 |
0,689 |
0,716 |
0,89 |
0,86 |
Średnia wartość modułu sztywności dla pierwszego pomiaru wynosi 1,49*10¹°[N/(m²*rad)], natomiast dla pomiaru drugiego 0,76*1010[N/(m²*rad)]
l.p. |
BŁĄD KWADRATOWY POMIAR I [N/(m²*rad)]*10²° |
BŁĄ KWADRATOWY POMIAR II [N/(m²*rad)]*1018 |
1 |
19,03 |
0,61 |
2 |
0,21 |
0,05 |
3 |
0,02 |
0,00 |
4 |
0,10 |
0,79 |
5 |
0,20 |
0,60 |
6 |
0,26 |
0,17 |
7 |
0,26 |
0,07 |
8 |
0,33 |
0,14 |
9 |
0,30 |
0,03 |
10 |
0,35 |
0,19 |
11 |
0,36 |
0,14 |
12 |
0,36 |
0,97 |
Błąd wartości średniej obliczam ze wzoru
. A zatem dla pierwszego pomiaru AI=0,41*10¹°[N/(m²*rad)], AII=0,18*109[N/(m²*rad)].
Ostateczny wynik dla pomiaru I to G=(1,49±0,41)*10¹°[ N/(m²*rad)], a dla pomiaru II G=(7,6±0,18)*109[N/(m²*rad)].
Teraz będę obliczał wartość modułu sztywności za pomocą nachylenia krzywej z wykresu.
We wzorze widać, że tak naprawdę zmiennymi wartościami są tylko siła (m*g) oraz α. Stosunek siły i kąta skręcenia drutu to jest ctg kąta nachylenia kąta wykreślonej na wykresie prostej
Dla pomiaru I wybieram punkty x1(0,0981 ; 0) oraz x2=( 1,1772 ; 39).
Δα=39-0=39[°]
Δmg=1,1772-0,0981=1,0794[N]
Podstawiając otrzymane wartości do wzoru, po przeliczeniu kąta ze stopni na radiany i po podstawieniu wartości stałych otrzymujemy wartość modułu sztywności : G1=5206068178*(1,0794/0,69)=0,815*10¹°[ N/(m²*rad)]
Dla pomiaru drugiego punkty x3(0,0981 ; 7), x4(1,0791 ; 43)
Δα=(43-7)=36[°]
Δmg=(1,0791-0,0981)=0,981[N]
Podstawiając wyniki analogicznie jak w przykładzie I G=5206068178*(0,981/0,63)=0,811*10¹°[ N/(m²*rad)]
Teraz porównuję wartość średnią modułu sztywności uzyskaną z obliczeń z wartością otrzymana z wykresu.
Dla pomiaru I wartość średnia G=(1,49 ± 0,41)*10¹°[ N/(m²*rad)] ,a wartość odczytana z wykresu G=0,815*10¹°
Dla pomiaru II wartość średnia G=(7,6±0,18)*109[N/(m²*rad)], a wartość odczytana z wykresu G=0,811*10¹°[ N/(m²*rad)]
Porównując otrzymane wyniki z wykresu widać, że są one do siebie bardzo zbliżone jednak gdy uwzględniamy ich stosunek do wartości im odpowiadającym z obliczeń tylko wynik dla pomiaru II jest zbliżony. Prawdopodobnie pomiar pierwszy przy serii pomiaru I był z jakiś powodów bardzo niedokładny i zawyżył on wartość średnią.