Opracowanie wyników:
l0 - długość sprężyny bez obciążenia
M - masa sprężyny
d - średnica drutu
D - średnica zwoju
n - liczba zwojów
|
Sprężyna miedziana |
Sprężyna metalowa |
Io |
16,1cm |
16cm |
M |
35,4g |
88g |
d |
0,78mm |
0,89mm |
D |
9,5mm |
28mm |
n |
160 |
117 |
Metoda statyczna:
Masa odważników[g] |
|
1 |
161,6 |
2 |
80,6 |
3 |
108 |
4 |
90,6 |
5 |
117,2 |
6 |
232,2 |
Obciążniki |
Długość pod obciążeniem |
|
|
S.miedziana |
S.metalowa |
1 |
22,3cm |
49,5cm |
2 |
19,4cm |
32,5cm |
3 |
20,3cm |
38,1cm |
4 |
19,5cm |
34,9cm |
5 |
20,7cm |
40,1cm |
6 |
24,7cm |
63,9cm |
Obliczmy wydłużenie i sile ciężkości działająca na sprężynę.
x1 = l1 - l0 |
x2 = l2 - l0 |
F = m·g |
x1[m[ |
x2[m[ |
F[N] |
0,062 |
0,335 |
1,585 |
0,033 |
0,165 |
0,79 |
0,042 |
0,221 |
1,059 |
0,034 |
0,189 |
0,889 |
0,046 |
0,241 |
1,15 |
0,086 |
0,479 |
2,28 |
0 |
0 |
0 |
Wyznaczam parametry prostej korzystając ze wzorów:
|
S.miedziana |
S.metalowa |
a= |
26,45764 |
4,753209 |
b= |
-0,03767 |
0,000753 |
Obliczam błąd wyznaczenia współczynnika kierunkowego:
u(a1)= 1,44911
u(a2)= 0,02003
Wartość siły kierującej ks jest równa współczynnikowi kierunkowemu prostej wyznaczonej
z doświadczenia, również błąd wyznaczenia siły kierującej jest równy błędowi wyznaczenia
współczynnika kierunkowego
k(1)=26,45764±1,44911
k(2)=4,753209±0,02003
Metoda dynamiczna:
Odwaznik |
Czas 20 wahniec[s] |
|
|
S.miedziana |
S.metalowa |
1 |
9,78 |
25,09 |
2 |
7,21 |
19,44 |
3 |
8,18 |
21,44 |
4 |
7,81 |
20,22 |
5 |
8,62 |
22,22 |
6 |
11,72 |
28,78 |
Czas pojedynczego wahnięcia |
|
T1[s] |
T2[s] |
0,489 |
1,2545 |
0,3605 |
0,972 |
0,409 |
1,072 |
0,3905 |
1,011 |
0,431 |
1,111 |
0,586 |
1,439 |
Kwadrat okresu drgań wahadła |
|
T1[s²] |
T2[s²] |
0,239 |
1,573 |
0,13 |
0,945 |
0,167 |
1,149 |
0,152 |
1,022 |
0,186 |
1,234 |
0,343 |
2,07 |
Wyznaczamy parametry prostej:
|
S.miedziana |
S.metalowa |
a= |
1,3983122 |
7,268053 |
b= |
0,021379 |
0,353516 |
Błąd wyznaczenia współczynnika kierunkowego wyznaczymy w taki sam sposób jak przy metodzie statycznej, metodą:
u(a1)=0,036875
u(a2)=0,100084
Z obliczonych parametrów wyliczam wartość siły kierującej k:
k(1)=28,233±0,771333163
k(2)=5,432±0,071244296
Porównanie wyników otrzymanych współczynników sprężystość:
k(1d)-k(1s)=1,775[kg/s²]
k(2d)-k(2s)=0,679[kg/s²]
Współczynniki sprężystość wyznaczone metodą dynamiczną są większe od wyznaczonych metodą statyczną odpowiednio o 6,7% i 14,28%.Moim zdaniem dokładniejsze wyniki otrzymaliśmy metodą statyczną . Metoda dynamiczna jest mniej wiarygodna ponieważ:
-wprowadzenie sprężyny w ruch pionowy ręką jest ciężkie do zrealizowania.
-ciężko jest wprawić w ruch o odpowiednio małych drganiach.
-refleks człowieka określony jest co do 0.1s co jest zbyt dużym błędem.
Moduł sztywności.
|
S.miedziana |
S.metalowa |
Pr.drutu[m] |
0,00039 |
0,000445 |
Zew.pr. zwoju[m] |
0,00475 |
0,014 |
Liczba zwojów |
160 |
117 |
= 78442870495[Pa]
=1,5566*10¹¹[Pa]
Obliczam błąd bezwzględny wyznaczenia modułu sztywności metoda różniczki zupełnej.
Sprężyna miedziana:
=17,81[GPa]
Sprężyna metalowa:
=41[GPa]