Лабораторные работы (1) (2). Варианты к лабораторной работе (номер варианта соответствует первой букве вашей фамилии)
 Скачать 1.17 Mb.
|
Описание экспериментальной установкиКак уже было отмечено, маятник Максвелла представляет собой (рис. 2) достаточно массивный диск 2, закрепленный на оси 3, подвешенный на бифилярном подвесе 4, который закреплен на вертикальной стойке 5. Изменяя массу диска, можно изменять момент инерции системы. Стойка покоится на массивном основании 1.  Рис. 1. Схема маятника Максвелла  Рис. 2. Силы, действующие на маятник Максвелла ЦЕЛЬ РАБОТЫЭкспериментальная проверка основного закона динамики вращательного движения. Определение момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс тела. Порядок выполнения работы1.Отметьте высоту первоначального подъёма маятника - она в данной работе постоянна и равна h=0.4 м. Цена деления линейки при определении высоты равнялась 1 см=0.01 м. Обратите внимание на необходимость записывать данные в системе СИ, то есть, в метрах. Внесите это значение в таблицу измерений. 2.Диаметр стержня – оси маятника в данной работе был измерен штангенциркулем с приборной погрешностью Δ d=0.0001 м. Диаметр стержня dC=0.01 м и погрешность в его определении Δd=0.0001 м. Эти значения постоянны во всех опытах. 3.Выберите значение массы маятника m. Выбор производится мышью с помощью нажатия ей на кнопки со значками «+» или «-». Оптимальным для выбора является значение массы от 3 до 15 кг. Запишите в таблицу выбранную массу маятника m. В данной работе считается, что масса сравнительно тонкого стержня – оси маятника – много меньше массы диска. Также принято, что масса всего маятника m включает массу диска и массу стержня, то есть взвешивание проводилось всего тела – маятника. Учтите, что масса маятника в данной работе определена при взвешивании тела на весах с точностью Δm=0.01 кг. 4.Нажмите мышкой кнопку « СТАРТ». Маятник начнёт опускаться вниз. Следите за его движением вниз. При достижении маятником нижнего крайнего положения нажмите мышкой кнопку «СТОП». После остановки маятника запишите в таблицу для массы m1 время t1 равноускоренного движения тела, измеренное секундомером и показанное в секундах на табло над появившейся кнопкой «СБРОС». Время необходимо записывать в системе СИ, то есть в секундах. Приборная погрешность секундомера составляет 0.001 с. 5.Нажмите кнопку « СБРОС». 6.Повторите пункты 4 – 6 ещё четыре раза, записывая каждый раз в таблицу результаты измерения времени t1. 7.Выберите, как в пункте 3, другое значение массы маятника m2, отличающееся от первого значения m1 не менее, чем на 6 кг. Запишите в таблицу выбранное значение массы m2. 8.Повторите измерения п. 4 – 6 для выбранного значения массы m2. Запишите пять полученных значений времени t2 движения маятника массой m2 в таблицу результатов. Таблица
9.Последующие пункты 10 - 18 должны быть проделаны для каждой массы по отдельности. 10.Вычислите среднее значение времени <t>. 11.Найдите отклонения каждого из шести измерений ti от среднего значения времени <t>. 12.Возведите в квадрат каждое отклонение и просуммируйте квадраты отклонений. 13.Рассчитайте среднее квадратичное отклонение σ, применив для его расчёта формулу для выборочной оценки S(  Буквой n обозначено число измерений, в нашем случае n=6. 14.Умножив вычисленное значение среднего квадратичного отклонения на коэффициент Стьюдента, найдём полуширину доверительного интервала в определении времени:  где tP(ν) – коэффициент Стьюдента, соответствующий вероятности Р и числу степеней свободы ν= n-1. Для n=6 измерений при рекомендуемой доверительной вероятности P=0.9 из таблицы коэффициентов Стьюдента находим t0.9(6-1)=2.0. 15.Приборная погрешность в определении времени в нашем случае значительно меньше случайной, поэтому приборная погрешность в определении времени в данном случае не учитывается. Тогда результат измерения времени t запишем в виде:  16.Произведите расчет относительной погрешности в определении времени Et (в процентах) по формуле  17.Вычислите момент инерции маятника по формуле
18.Рассчитайте относительную EI и абсолютную ΔI погрешности соответственно по формулам
19.Представить конечные результаты моментов инерции в стандартной форме с указанием единиц измерения. ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫДля перехода к выполнению измерений щелкните мышью на рис. 3. В процессе выполнения измерений в случае необходимости всегда можно вернуться к описанию лабораторной работы. Для этого необходимо свернуть окно с лабораторной установкой. Для продолжения измерений следует вновь развернуть окно. После окончания измерений следует, предварительно записав результаты, закрыть окно с лабораторной установкой. Отметим, что при этом результаты измерений будут потеряны.  Рис. 3. Виртуальная лабораторная установка АРИАНТЫ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 3. (номер варианта соответствует первой букве вашей фамилии)
|
