Metodologia wykonania pomiarów
1.Zmierzyć suwmiarką średnicę 2r1 szpulki bez nici, a następnie nawinąć nić tak, aby ciężarek m znalazł się w górnym położeniu i zmierzyć średnicę 2r2 szpuli wraz z nawiniętą nicią. Średnia arytmetyczna promienia
jest ramieniem siły wypadkowej.
Włączyć przyrząd przyciskiem W3.
Założyć (po uzgodnieniu z prowadzącym ćwiczenie) na końcu nici masę m i maksymalnie rozsunąć ciężarki o masie M na odległość d od osi siebie, zmierzyć d = 2R.
Zmierzyć określoną wysokość opadania h.
Przenieść ciężarki o masie m w górne położenie (ponownie nawinąć nić).
Wycisnąć wyłącznik W1 w celu wyzerowania wskazań miernika.
Wycisnąć wyłącznik W2 i odczytać czas opadania masy m.
Pomiary z punktów 5, 6, 7 powtórzyć 10 razy w celu oszacowania średniego czasu opadania.
Zmienić odległość d i powtórzyć pomiary zgodnie z punktami 5 - 8. Należy wykonać pomiary dla przynajmniej siedmiu różnych położeń d ciężarków o masie M.
h- wysokość z której spada ciężarek o masie m
M- masa ciężarków odsuniętych od szpuli o odległość d
m- masa ciężarka wprawiającego układ w ruch
d- odległość na którą zostały odsunięte ciężarki
t- czas spadania ciężarka m z wysokości h
Ic- moment bezwładności układu
r - uśredniony promień szpuli na którą nawijany jest sznurek
Tabela pomiarowa
Lp. |
h |
M |
m |
r |
d |
d2 |
t |
t2 |
IC |
------- |
[m] |
[kg] |
[kg] |
[m] |
[m] |
[m] |
[s] |
[s] |
[kgm2] |
1. |
0,46 |
0,772 |
0,135 |
0,08435 |
0,46
|
0,2116 |
4,0599 |
16,4828 |
|
2. |
0,46 |
0,772 |
0,135 |
0,08435 |
0,42
|
0,1764 |
3,6736 |
13,4953 |
|
3. |
0,46 |
0,772 |
0,135 |
0,08435
|
0,38
|
0,1444 |
3,3548 |
11,2547 |
|
4. |
0,46 |
0,772 |
0,135 |
0,08435
|
0,34
|
0,1156 |
3,0631 |
9,3826 |
|
5. |
0,46 |
0,772 |
0,135 |
0,08435
|
0,3
|
0,09 |
2,751 |
7,5680 |
|
6. |
0,46 |
0,772 |
0,135 |
0,08435
|
0,26
|
0,0676 |
2,4604 |
6,0536 |
|
7. |
0,46 |
0,772 |
0,135 |
0,08435
|
0,22
|
0,0484 |
2,2128 |
4,8965 |
|
1.wykres przedstawiający zależność t2 (d2)
2.Wyznaczenie współczynników A i B prostej t2 = B+Ad2, przyjmując jako zmienną niezależną x=
, a zmienną zależną y=
(jednostki wartości użytych w obliczeniach widoczne są w tabeli)
3.Wyznaczanie momentu bezwładności układu Ic z ćwiczenia wykorzystując wyznaczoną wartość B:
Wyznaczanie masy walca M korzystają z wartości
współczynnika A:
4.Obliczenie momentu bezwładności układu
dla każdej z mierzonych odległości d ciężarka od szpuli :
5.Określenie niepewności standardowej wysokości h (na której umieszczony był ciężarek wprawiający układ w ruch) u(h) metodą typu B na podstawie wielkości działki elementarnej: {
h=0,1mm}
6.Określenie niepewności standardowej wielkości r (uśrednionego promienia szpuli na którą nawijany był sznurek)
u(r):{
=85,1 mm,
=83,6 mm}
Odchylenie standardowe parametrów A i B:
7. Z prawa przenoszenia niepewności wyznaczono niepewności standardowe typu A momentu bezwładności układu Ic, oraz masy ciężarka M: odpowiednio u(Ic), u(M).
Wnioski:
Rzeczywista masa walca M = 0,772 kg tylko nieznacznie różni się od masy wyznaczonej w ćwiczeniu równej
. Różnica między wartością rzeczywistą a doświadczalną świadczy o poprawności wykonania i dokładności przeprowadzonego doświadczenia. Charakter wykresu zależności
(
2 ) jest dowodem słuszności równania ruchu obrotowego bryły.