Лабораторная работа №10. Отчет по лабораторной работе 10 Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника Максвелла

Название	Отчет по лабораторной работе 10 Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника Максвелла
Анкор	Лабораторная работа №10
Дата	24.09.2022
Размер	213.22 Kb.
Формат файла
Имя файла	virt_rabota_10.docx
Тип	Отчет #693586

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОТЧЕТ

По лабораторной работе № 10

Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника Максвелла

Выполнила: студент гр. РГГ-18 ________ Михайленко А. С.

(шифр группы) (подпись) (Ф. И. О.)

Проверил: доцент каф. ОТФ ________ Фицак В. В.

(должность) (подпись) (Ф. И. О.)

Санкт-Петербург

2018

Цель работы:

1) определить температуру металлической проволоки при протекании через нее электрического тока;

2) измерить удлинение проволоки при нагревании;

3) определить коэффициент линейного термического расширения.
Краткие теоретические сведения:

а) Явления, изучаемые в работе:

Термическое расширение

б) Определения (основных физических понятий, объектов, процессов и величин):

Термическое расширение – увеличение размеров тел при повышении температуры.

Линейное расширение – расширение твердого тела вдоль одного из его измерений.

Коэффициент линейного термического расширения – характеристика относительного удлинения тела ∆l/l₀, происходящего при нагревании тела на 1 градус.

– удлинение тела, м;

- начальная длина теля, м;

- изменение температуры тела; К.

в) Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы):

Закон Ома для участка цепи – сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорционально сопротивлению.

U – напряжение на участке цепи, В;

R– сопротивление на участке цепи, Ом.
Схема экспериментальной установки:

1 – трубка;

2 – проволока;

4 – груз;

5 – микрометрический индикатор;

7 – нагрузочное сопротивление;

8 – регулируемый блок питания;

9, 10 – вольтметры;

11 – пульт;

12 – пульт «НАГРЕВ».

Основные расчетные формулы:

1. Сопротивление проволоки

– падение напряжения (показания нижнего вольтметра), В;

- сила тока в цепи, А.

2. Среднее значение сопротивления проволоки (начальное значение)

- первое значение сопротивления проволоки, Ом;

- второе значение сопротивления проволоки, Ом;

2. Температура проволоки

- термический коэффициент сопротивления,

;

- сопротивление проволоки, Ом;

- начальное сопротивление, Ом.

3. Коэффициент термического расширения

– удлинение проволоки, м;

- начальная длина проволоки, м;

- изменение температуры проволоки; К.
Формула для расчета средней квадратичной погрешности:

– коэффициент термического расширения,

;

–квадратичная погрешность удлинения проволоки, м;

– удлинение проволоки, м;

- квадратичная погрешность длины проволоки, м;

– квадратичная погрешность падения напряжения, В;

– падение напряжения, В;

- квадратичная погрешность силы тока, А;

- сила тока в цепи, А.

Таблица 1. Результаты измерения сопротивления, напряжения, удлинения, силы тока.

Величина	U			I
Единицы № изм. опыта	В	В	мкм	А	Ом	В
1	2	0,52		0,15	3,46	1,47
2	5	1,32		0,37	3,56	3,67
3	10	2,70	10	0,73	3,69	7,29
4	15	4,21	58	1,08	3,89	10,78
5	20	5,9	233	1,41	4,18	14,09
6	25	7,84	534	1,72	4,56	17,15
7	30	10,09	978	1,99	5,07	19,90
8	35	12,68	1582	2,23	5,61	22,31
9	40	15,63	2372	2,44	6,41	24,36
10	45	18,92	3708	2,61	7,25	26,07
11	50	22,52	5526	2,75	8,19	24,47
12	45	18,92	7308	2,61	7,25	26,07
13	40	15,63	10502	2,44	6,41	24,36
14	35	12,68	9029	2,23	5,61	22,31
15	30	10,09	8706	1,99	5,07	19,90
16	25	7,84	7556	1,72	4,56	17,15
17	20	5,90	6591	1,41	4,18	14,09
18	15	4,21	5813	1,08	3,89	10,78
19	10	2,70	5208	0,73	3,69	7,29
20	5	1,32	4764	0,37	3,56	3,67
Величина	U			I
Единицы № изм. опыта	В	В	мкм	А	Ом	В
21	2	0,52	4463	0,15	3,46	1,47

Таблица 2. Зависимость температуры проволоки от ее удлинения.

Величина		Т
Единицы № изм. опыта	мкм	К
1	10	305,21
2	58	318,78
3	233	338,45
4	534	364,23
5	978	398,82
6	1582	435,45
7	2372	489,72
8	3708	564,70
9	5526	610,47
10	7308	564,70
11	10502	489,72
12	9029	435,45
13	8706	398,82
14	7556	364,23
15	6591	338,45
16	5813	318,78
17	5208	305,21
18	4764	296,40
19	4463	289,61

Примеры вычислений:

Таблица 3. Зависимость коэффициента термического расширения проволоки от ее температуры.

Величина	Т
Единицы № изм. опыта	К
0	489,72
1	564,70

Пример вычислений:

а) Исходные данные:

Алюминий , d =

= 4,3

= 1 м

б) Погрешности прямых измерений:

= 5

I =

В

в) Вычисления:

г) Вычисление погрешности:

Графический материал (график неправильный – переделывать)

График 1. Зависимость температуры проволоки от ее удлинения

Результат:

= (17,82

1,80)

Вывод: в ходе эксперимента была определена температура проволоки при протекании через нее электрического тока, измерено ее удлинение при нагревании, определен коэффициент линейного термического расширения и установлено, что чем больше сила тока, тем сильнее нагревается проволока, тем сильнее она растягивается и тем больше ее коэффициент линейного термического расширения. При уменьшении силы тока происходит остаточная деформация, при которой удлинение проволоки уменьшается, но незначительно, и в исходное положение она уже не вернется. Экспериментальное значение отличается от теоретического на 16,72 %