Журнал наблюдений. Измерения и обработка результатов

Измерения и обработка результатов

1. Заданы: масса груза m = 200 г; диаметр большого шкива D _б = 29.75 мм; диаметр малого шкива D _м = 20.05 мм.

2. Накинуть (не завязывать!) свободный конец нити с грузом на шпенек на шкиве и поднять груз на некоторую высоту h, наматывая нить на шкив. Количество оборотов при подъеме n ₁задается преподавателем или выбирается самостоятельно и заносится в журнал наблюдений. Высота подъема груза h определяется либо путем ее непосредственного измерения, либо подсчитывается по формуле h = 2p rn ₁.

3. Отпустить груз и одновременно включить секундомер. Следя за маховиком (не за секундомером!), выключить секундомер в момент, когда нить свободно соскользнет со шкива. В тот же момент времени начните считать количество оборотов маховика до остановки n ₂. Для этого на маховике нанесена метка-черта. Записать в журнал наблюдений значения h, t и n ₂.

4. Опыты повторить при разных диаметрах шкива по три раза.

5. Все результаты занести в журнал наблюдений. Значения измеренных величин подставить в формулу (9), по которой вычисляют момент инерции. Значение m указано на гире.

6. Вычислить погрешность измерений по результатам первых трех измерений.

Номер измерения	r• 10^-3, м	m, кг	n 1	h, м	n 2	t, c	I, кг.м2	< I >, кг × м2	Относительная погрешность δ %
	14,88	0,20
	10,03

Расчет погрешностей измерений:

1). Расчет погрешности измерения высоты подъема груза

1.1. h ₁ = ____; h ₂ = ____; h ₃ = ____.

1.2. < h > = (h ₁ + h ₂ + h ₃)/3 = ______________.

1.3. Δ h ₁ = < h > - h ₁ = __________________

Δ h ₂ = < h > - h ₂ = __________________

Δ h ₃ = < h > - h ₃ = __________________

1.4. (Δ h ₁)²= ____; (Δ h ₂)²= ____; (Δ h ₃)²= ____.

1.5. = ___________.

1.6. t_m = ____.

1.7. Δ h = t_m σ _s = _____________________.

1.8. (Δ h_пр)² = ____.

1.9. Т.к. Δ h >> Δ h_пр, то Δ h = _________.

1.10. h = < h > ± Δ h = __________.

1.11. δ = (Δ h / < h >)•100% = ________________.

2). Расчет погрешности измерения времени

2.1. t₁ = ____;. t₂ = ____; t₃ = ____.

2.2. <t> = (t₁ + t₂ + t₃)/3 = _______________.

2.3. Δ t₁ = <t> - t₁ = ____________________

Δ t₂ = <t> - t₂ = ____________________

Δ t₃ = <t> - t₃ = ____________________.

2.4. (Δ t₁)² = ____; (Δ t₂)² = ____; (Δ t₃)² = ____.

2.5. = _______________.

2.6. t_m = ____.

2.7. Δ t = t_m • σ _t = __________.

2.8. Δ t _пр = ____<< Δ t = ____.

2.9. t = <t> ± Δ t = _________.

2.10. δ = (Δ t/<t>)•100% = ______

3). Расчет погрешности измерения числа оборотов n₂ маховика

3.1. n ₁ = ____; n ₂ = ____; n ₃ = ____.

3.2. < n > = (n ₁ + n ₂ + n ₃)/3 = ______________.

3.3. Δ n ₁ = < n > - n ₁ = __________________

Δ n ₂ = < n > - n ₂ = __________________

Δ n ₃ = < n > - n ₃ = __________________

3.4. (Δ n ₁)²= ____; (Δ n ₂)²= ____; (Δ n ₃)²= ____.

3.5. =___________.

3.6. t_m = ____.

3.7. Δ n = t_m σ _s = _____________________.

3.8. (Δ n_пр)² = ____.

3.9. Т.к. Δ n >> Δ n_пр, то Δ n = _________.

1.10. n = < n > ± Δ n = __________.

3.11. δ = (Δ n / < n >)•100% = ________________.

4). Расчет погрешности определения момента инерции маховика

4.1. Наиболее вероятное значение I: = ________.

4.2. Находим частные производные: ð I/ðt = = _____________;

ð I/ ðh = - = _______________.

ð I/ ðn₂ = [ n₁ + n₂ – n₂/(n₁+n₂)² ] = _________________.

4.3. Абсолютная погрешность: = =__________________________.

4.4. < I > = (I ₁ + I ₂ + I ₃)/3 = ____________________.

4.5. Окончательный результат: I = < I > ± ΔI = ______________.

4.6. Относительная погрешность:

δ = (ΔI / < I >) •100% =_________________.

Контрольные вопросы

1. Какими физическими величинами характеризуется кинематика и динамика вращательного движения твердого тела?

2. Угловая скорость и угловое ускорение, единицы их измерения?

3. Момент силы, единица его измерения?

4. Что называется моментом инерции тела, единица его измерения? Момент инерции материальной точки.

5. Напишите формулу момента инерции однородного диска относительно оси, проходящей через центр масс диска.

6. От чего зависит момент инерции маховика в данной работе?

7. Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения твердого тела, запишите его математические формулы.

8. Напишите формулу кинетической энергии вращающегося твердого тела.

9. Напишите закон сохранения энергии применительно к данной работе.

10.Укажите связь между динамическими величинами, характеризующими поступательное и вращательное движение твердого тела.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1982. Т.1.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. Школа, 1985.

3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1985.

Дата добавления: 2014-11-18