druk, AGH, Fizyka labolatorium, 1 Drgania harmoniczne sprężyny


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

  1. 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

0x08 graphic
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:

0x08 graphic
0x08 graphic


0x01 graphic

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

0x08 graphic
k(1)=26,45764±1,44911

0x08 graphic
k(2)=4,753209±0,02003

0x01 graphic

0x01 graphic

  1. 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

0x08 graphic
Z obliczonych parametrów wyliczam wartość siły kierującej k:

0x08 graphic

0x08 graphic
k(1)=28,233±0,771333163

0x08 graphic
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.

0x01 graphic

0x01 graphic

  1. 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

0x08 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic
= 78442870495[Pa] 0x01 graphic
=1,5566*10¹¹[Pa]

Obliczam błąd bezwzględny wyznaczenia modułu sztywności metoda różniczki zupełnej.

Sprężyna miedziana:

0x08 graphic

0x01 graphic
=17,81[GPa]

Sprężyna metalowa:

0x08 graphic

0x01 graphic
=41[GPa]

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka