Физика. Лабораторная №1. Лабораторная работа 1 Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника

• Название: Лабораторная работа 1 Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника
• Анкор: Физика
• Дата: 17.12.2021
• Размер: 197 Kb.
• Имя файла: Лабораторная №1.doc
• Тип: Лабораторная работа; #306730

ИжГТУ
Кафедра физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Исследование температурной зависимости

сопротивления металла и полупроводника.

Выполнил:

Студент гр.3-20-1 Борисов А. С.


Проверил:

Преподаватель Михалкин В. С.

Ижевск

2003 г.

Цель работы: экспериментально проверить основной закон динамики вращательного движения. Построить график зависимости углового ускорения от вращающего момента

силы.

Приборы и принадлежности: маятник Обербека, набор грузов с различными массами, нить, миллисекундомер.

ХОД РАБОТЫ:

1.Проведем расчеты при малом радиусе r₁ шкива:
1

№	r1, м
1	0,0224
2	0,0223
3	0,0230
4	0,0225
5	0,0224

.1.Занесем в таблицу 5 измерений малого радиуса шкива и среднее арифметическое величины r₁ вычислим по формуле: 1>= ,<r₁>=0,02246(м).

1.2. Занесем в таблицу 5 измерений высоты падения груза и среднее арифметическое величины h вычислим по формуле:

= , =0,4266(м). №	h, м
1	0,428
2	0,426
3	0,429
4	0,424
5	0,426

1
₁>= /5,

₁>=6,825(c).
.3.Пять разных измеренных величин t₁ занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

№	t1, c	(ti-1>)2, c2
1	6,988	0,0267
2	6,7	0,0155
3	6,75	0,0056
4	6,68	0,0209
5	7,005	0,0325

Масса груза m₁ равна 0, 1127 кг, а высота падения груза h равна 0, 4266(м), тогда вычислим ср. арифметическое момента инерции<I₁> по формуле:

<I_i>= , <I₁> 0,0303571 (кг м²)

где

h-высота падения груза,

-время падения груза,

-малый радиус шкива;

i-номер соответствующего измерения;

Вычислим ср. арифметическоевращающего момента силы и углового ускорения по формулам:

< >= и <M_i>= , тогда

< >=0,8156178 (м²/c²), <M₁>=0,0247598 (Нм²)

1.4. Пять разных измеренных величин t₂ занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t₂ опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

2>= , 2>=5,332(c). №	t2, c
1	5,362
2	5,281
3	5,111
4	5,398
5	5,508

При массе груза m₂ равной m₁+0, 0574=0,1701 (кг) вычислим ср.арифметическое момента инерции <I₂> по вышеприведенной формуле:

<I₂>=0,0279349(кг м²)

Вычислим ср. арифметическое вращающего момента силы и углового ускорения:

1,3361672 (м²/c²), <M₂>=0,0373257 (Нм²)

1.5.Пять разных измеренных величин t₃ занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t₃ опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

3>= , 3>=4,5892(c). №	t3, c
1	4,625
2	4,638
3	4,564
4	4,502
5	4,617

При массе груза m₃ равной m₁₊₂+0, 0571=0,2272 (кг) вычислим ср. арифметическое момента инерции <I₃> по вышеприведенной формуле:

3>=0,0276107(кг м²)

Вычислим ср. арифметическое вращающей силы и углового ускорения:

1,8037117 (м²/c²), <M₃>=0,0498018 (Hм²)

1.6.Построим график зависимости углового ускорения от вращающего момента

силы( :

2.Проведем расчеты при большем радиусе r₂ шкива:
2

№	r2, м
1	0,044
2	0,042
3	0,045
4	0,043
5	0,044

.1.Занесем в таблицу 5 измерений большего радиуса шкива и среднее арифметическое величины r₂ вычислим по формуле:

2>= ,

<r₂>=0, 0436(м).
2.2.Пять разных измеренных величин t₄ занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

4>= /5, 4>=3,6454 (c). №	t4, c
1	3,752
2	3,606
3	3,597
4	3,685
5	3,587

Масса груза m₁ равна 0, 1127 кг, а высота падения груза h равна 0, 4266(м), тогда вычислим ср. арифметическое момента инерции<I₄> по уже выше приведенной формуле:

<I₄> 0,0324869 (кг м²)

Вычислим ср. арифметическое вращающего момента силы и углового ускорения:

< >=1,4725633 (м²/c²), <M₄>= 0,047839 (Нм²)

2.3. Пять разных измеренных величин t₅ занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t₅ опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

5>= , 5>=2,8924 (c). №	t5, c
1	2,937
2	2,792
3	2,847
4	2,993
5	2,893

При массе груза m₂ равной m₁+0, 0574=0,1701 (кг) вычислим ср.арифметическое момента инерции <I₅> по вышеприведенной формуле:

<I₅>=0,0307486 (кг м²)

Вычислим ср. арифметическое вращающего момента силы и углового ускорения :

2,3390939 (м²/c²), <M₅>=0,071924 (Нм²)

2.4.Пять разных измеренных величин t₆ занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t₆ опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

6>= , 6>=2,5184 (c). №	t6, c
1	2,475
2	2,550
3	2,527
4	2,464
5	2,576

При массе груза m₃ равной m₁₊₂+0, 0571=0,2272 (кг) вычислим ср. арифметическое момента инерции <I₆> по вышеприведенной формуле:

6>=0,0310315 (кг м²)

Вычислим ср. арифметическое вращающей силы и углового ускорения:

3,0854246 (м²/c²), <M₆>=0,0957454 (Hм²)

2.5.Построим график зависимости углового ускорения от вращающего момента

силы( :

3.Проверим основной закон динамики вращательного движения двумя способами:

1-ый способ. В ходе работы мы меняли массу груза m и радиус шкива r при неизменных положениях грузов m₀, расположенных на крестовине. Поэтому мы можем убедиться в постоянстве момента инерции:

const,

где

среднее арифметическое момента вращающей силы при i-ом радиусе среди всех 3-х средних моментов;

среднее арифметическое углового ускорения при i-ом радиусе среди всех 3-х средних угловых ускорений.

Итак,

0, 037295766 (Нм²), 1, 3184989 (м²/c²)

0, 02828653 (кг м²)

0, 071836133 (Нм²), 2, 299027267 (м²/c²)

0, 031246316 (кг м²)

В итоге мы получаем, что

I 0, 03125 (кг м²)

Следует добавить, что знак “ ” означает грубое округление, ввиду того, что результаты несколько не сходятся из-за присутствия в работе погрешностей.

2-ой способ. Мы меняли положение грузов m₀ на стержнях крестовины и оставляли неизменным вращающий момент сил, т.е. проверили следующее соотношение:

M=const,

где

среднее арифметическое углового ускорения при i-ом радиусе среди всех 3-х средних угловых ускорений;

среднее арифметическое момента инерции при i-ом радиусе среди всех 3-х средних моментов инерции.

Итак,

0, 028634233 (кг м²); 1, 3184989 (м²/c²);

0, 037754204 (Нм²).

0, 031422333 (кг м²); 2, 2990273 (м²/c²);

0, 072240798 (Нм²).

В итоге мы получаем, что

0,0722401(Нм²)

Здесь знак “ ” означает очень грубое округление из-за неточности выполнения данного этапа в нашей работе.

4. Вычислим погрешности, которые присутствовали в нашей работе по следующей формуле:

,

где

-приборные погрешности;

случайная погрешность;

Приборная погрешность вычисляется по следующей формуле:

,

где

коэффициент Стъюдента для бесконечно большого числа измерений;

цена деления прибора;

2

тогда

0,000667 (м);

0,000667 (кг)

Случайная погрешность вычисляется по следующей формуле:



где

n-число измерений;

значение коэффициента Стъюдента для произвольного n;

2, 8.

тогда

=0, 19922 (с)

Вычислим абсолютную погрешность, если =0, 0303571 (кгм²):

0, 00253506 (кгм²),

Запишем результата в виде доверительного интервала:



(кгм²)
Вывод о проделанной работе:

мы проверили основной закон динамики вращательного движения двумя способами. Оказалось (а так оно и должно быть), что при меняющихся угловых ускорениях и вращающих моментов сил остается постоянным момент инерции и при меняющихся моментах инерции и угловых ускорений остается постоянным вращающий момент сил. Но в нашей работе присутствовали ощутимые по своей величине погрешности, поэтому результат проверки оказался не достаточно “красивым”.