Определение погрешности измерений

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

1. Определение погрешности прямого измерения удлинения пружины.

∆А= ∆иА+∆оА

∆А=0,001+0,0005=0,0015

∆А - абсолютная погрешность.

∆иА- абсолютная инструментальная погрешность.

∆оА- абсолютная погрешность отсчёта.

Е=∆А/Апр*100%-относительная погрешность.

Апр.- значение, полученное путём прямого измерения.

Е=0,0015/0,333*100%=0,45%

∆А=0,001 + 0,0005=0,0015

Хср.=0,333±0,0015

Е=0,45%

2. Определение погрешности косвенного измерения жесткости пружины.

Е=∆Fупр./Fупр.+ ∆х/х

Е=0,05/ 2+ 0,0015/0,333=0,03.

∆А=Апр *Е

∆А=4,6*0,03= 0,0,14Н/м

∆А=8,15*0,03= 0,25Н/м

К₁=4,6±0,14Н/м

К₂=8,15±0,25Н/м

Вывод: Коэффициент жесткости зависит от геометрических размеров и материала пружины. Сила упругости, возникающая при деформации пружины, прямо пропорционально её удлинению.

Правила техники безопасности

Будьте осторожны при работе с растянутой пружиной.
Не роняйте и не бросайте грузы.

Эксперимент 2

В эксперименте исследовалось движение груза на пружине, колеблющегося в вертикальном направлении. В ходе эксперимента измерялась сила, действующая на пружину, и положение груза при помощи датчиков силы и расстояния.

Оборудование и материалы:

Портативный компьютер Nova5000
Датчик силы
Датчик расстояния
Соединительные провода для датчиков
Груз известной массы, закрепленный на пружине (частота колебаний должна составлять 0,5 -2 Гц, а амплитуда –в пределах от 2 до 5 см), должен иметь размер 10x10 см или к грузу должен быть прикреплен экран 10х10 см
Весы с разновесом для измерения массы груза
Лабораторный штатив

Подготовка эксперимента:

Соберем экспериментальную установку
Закрепляем датчик силы на штативе
Устанавливаем переключатель на датчике силы в соответствующее положение (в зависимости от массы груза выбираем диапазон ±10Н или ±50Н)
Подвешиваем груз на пружине на крючок датчика силы
Устанавливаем датчик расстояния непосредственно под грузом. Минимальное расстояние между грузом и датчиком должно превышать 40см.
Включаем Nova и запускаем программу MultiLab
В программе MultiLab устанавливаем параметры измерения

Частота:	25 замеров/с
Замеры:

Проведение эксперимента

Записываем известное значение массы груза m=100г
Регистрируем данные. Показания датчиков отображаются на экране в виде графика
Смещаем груз вниз примерно на 5 см, а затем отпустим его. Наблюдаем построение графиков на экране
Через несколько минут останавливаем регистрацию.

График зависимости силы от времени

Анализ результатов:

Определяем период колебаний. При помощи двух курсоров выделяем участок графика в два или три периода и увеличим его до размеров экрана. Затем при помощи двух курсоров выделяем участок длиной в один период. Величина отрезка времени, равная периоду, будет показана на информационной панели окна графика.
Наблюдаем построение графика на экране

График зависимости силы от расстояния.

Кср=Fср/Хср

Кср=3,6Н/0,3м=12Н/м

Вывод: Величина силы, действующей на тело, прямо пропорциональна расстоянию от некоторой точки до его положения равновесия и направлена к этой точке, то при этом тело совершает простое колебательное движение.

Заключение

В физике под твердыми телами подразумевают только такие вещества, у которых имеется кристаллическое строение. При деформации тел равновесные расстояния между молекулами изменяются, поэтому возникают силы, стремящиеся вернуть их в исходное состояние. Эти силы проявляются как силы упругости. Молекулярные силы взаимодействия имеют электрическое происхождение.

Гипотезао том, чтодеформирование физических тел происходит неравномерно, подтверждается только при больших деформациях

При малых деформациях малая окрестность любой точки деформируется по одному и тому же правилу (закону): если малая окрестность точки M имела форму шара, то после деформации она становится эллипсоидом; аналогично, куб становится косым параллелепипедом. Зависимость сил упругости от деформации может быть очень сложной, однако при малых деформациях справедлив закон Роберта Гука: сила упругости пропорциональна деформации тела, и направлена в сторону, противоположную деформации.

При больших деформациях нарушается пропорциональность между силами упругости и деформациями. Для того чтобы машины и различные сооружения, здания, мосты были надёжными, при их проектировании конструкторы учитывают необходимый запас прочности. Модуль упругости E характеризует механические свойства материала независимо от конструкции изготовленных из него деталей. Ученые, разрабатывая новые необычные материалы, главное внимание уделяют их эксплуатационным свойствам. Всамом ближайшем будущем новые материалы найдут применение в военной и космической промышленности. А в перспективе, когда удастся снизить себестоимость и разработать промышленную технологию производства, на их основе будут созданы общедоступные конструкционные материалы для самых разных сфер, обладающие уникальными свойствами.

Проведение экспериментальных исследований, изучение и анализ теоретического материала позволило достичь поставленных целей проекта.

Полученные результаты исследований найдут практическое использование на уроках физики, развитие проекта предполагается через создание сайта, на страницах которого мы будем рассказывать о своих дальнейших экспериментальных исследованиях. http://rustem8998.narod2.ru.

27 апреля 2012г мы приняли участие во всероссийском конкурсе исследовательских работ обучающихся «Научный потенциал нового поколения: проекты, инновации, перспективы», наша работа отмечена Диплом III степени.

Библиография

1. Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — М.: 2004. — C. 188-191.

2. Ильюшин А.А., Ленский В.С. Сопротивление материалов. М., Физматгиз, 1959

3. Гордон Дж. Почему мы не проваливаемся сквозь пол? М., Мир, 1971

4. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М., Высшая школа, 1981

5. М. И. Каганов, В. Д. Нацик, Электроны тормозят дислокацию "Природа", 1976, н'5, стр.23-24: н'6, стр.131-139.

6. В. И. Спицын, О. А. Троицкий, Электропластическая деформация металлов, "Природа", 1977.

7. Ю. Осипьян, И. Савченко, "Письма в ЖЭТФ, вып.7, н'4.

8. С. И. Ратнер, Ю. С. Данилов, Изменение пределов пропорциональности и текучести при повторном нагружении, "Заводская лаборатория", 1950, н'4.

9. Ф. Ходж Теория идеально пластических тел, М.. "ИЛ", 1956

10. И. И. Карнилов и др., Никелид титана и другие сплавы с эффектом "памяти", "Наука", 1977.

11. Дубинкер Ю. Б., Донской А. А., Эластомерные теплозащитные материалы. Обзор, М., 1969;

12. http://www.winport.by/otraslevyie-/metallicheskoe-steklo-material-buduschego.html

13. http://www.pravda-nv.ru/polezno/65-httpnnmrublogsracing19udivitelnye_materialycut.html

14. http://mygazeta.com/жизнь/наука/materialy-buduwego-suwestvujuwie-segodnja.html

15. http://rustem8998.narod2.ru

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56