Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Лабораторна робота фізика 16
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра фізики
Інформація про роботу
Рік:
2014
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Фізика напівпровідників та діелектриків
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Кафедра фізики
ЗВІТ
про виконання лабораторної роботи №16
Тема: ДОСЛІДЖЕННЯ КОЛИВАНЬ СИСТЕМИ
З ЗОСЕРЕДЖЕНИМИ ПАРАМЕТРАМИ
Львів – 2008
Мета роботи:
Визначити коефіцієнт жорсткості пружини статичним і динамічним методами.
Прилади та обладнання:
Вимірювальний пристрій, набір тягарців і пружин, секундомір.
Опис вимірювального пристрою:
Вимірювальний пристрій складається з П – подібного кронштейна (2), закріпленого на масивній підставці (1). На гачки (3) в перекладині кронштейну підвішуються досліджувані пружини, до пружин – тягарці. Вертикально закріплена масштабна лінійка (4) дозволяє вимірювати довжину пружин в навантаженому (L) та ненавантаженому (L0) станах і визначати величину статичного розтягу (хст).
Час, протягом якого здійснюється певна кількість коливань тягарців, визначають секундоміром.
Пружина з тягарцем є прикладом систем із зосережденими параметрами: вся маса системи зосереджена у центрі мас тягарця, пружні властивості – у пружині.
Короткі теоретичні відомості, виведення робочої формули:
Пружинний маятник – це тіло масою m, яке підвішене на невагомій абсолютно пружній пружині і здійснює гармонічні коливання під дією пружної сили F=-kx, де k – коефіцієнт пружності, який у випадку пружини називається жорсткістю.
Гармонічні коливання – коливання, при яких величина, що коливається, міняється з часом за законом синуса (косинуса).
x=A cos ( ot+ o)
A - амплітуда коливань,
початкова фаза коливань,
власна циклічна частота
Визначення коефіцієнта жорсткості статичним методом:
Умова рівноваги підвішеного на пружині тягарця масою m :
k(L – L0) = mg
Позначивши: k = kc - коефіцієнт жорсткості, визначений
статичним методом,
L – L0 = xcт - статичний розтяг пружини,
одержимо:
kc = mg/xст
Визначення коефіцієнта жорсткості динамічним методом:
З формули для періоду коливань пружинного маятника:
одержимо:
Це означає, що квадрат періоду коливань Т2 є лінійною функцією маси тягарця (m), а величина - кутовим коефіцієнтом ґрафіка T2 = f(m) .
З рис.2 випливає, що:
де m – приріст маси тягарців, наприклад: m = m3 – m1
(Т2)– визначений з графіку приріст квадрату періоду коливань.
Таким чином, вимірявши періоди коливань системи з різними масами тягарців і побудувавши графік залежності T2 = f(m), можна визначити коефіцієнт жорсткості пружини динамічним методом:
Задані величини:
Маса тягарців.
Фізичні величини, які вимірюються прямим способом:
Довжина нездеформованої пружини, довжина здеформованої пружини, час, протягом якого тягарець здійснює 10 коливань.
Послідовність виконання роботи:
Визначення kс
Підвісивши пружину на гачок, зафіксувати поділку, що відповідає кінцю нездеформованої пружини - L0.
Навантаживши пружину тягарцем №1, визначити поділку, що відповідає кінцю здеформованої пружини - L, знайти xcт.
Дії, зазначені в п.2 , повторити для решти тягарців.
Результати вимірювань записати у таблицю 1.
За формулою розрахувати kс і визначити kсcер.
Таблиця 1
m, кг
L0, м
L, м
xст, м
kc, Н/м
kcсер, Н/м
пружина
№1
15(10-3
0.2
0.208
0.008
18.375
18.022
30(10-3
0.217
0.017
17.29
45(10-3
0.224
0.024
18.4
пружина
№2
15(10-3
0.187
0.211
0.024
6.125
5.47
30(10-3
0.251
0.064
4.59
45(10-3
0.264
0.077
5.72
Визначення kД
Підвішений на пружині тягарець відвести на 30 - 40мм вниз, відпустити і виміряти секундоміром час t, протягом якого тягарець здійснить 10 повних коливань.
За формулою T=t/10 визначити період коливань і розрахувати величину Т2.
Вказані у п.1,2 вимірювання і розрахунки провести для решти тягарців, результати записати у таблицю 2.
Замінити пружину і повторити дії, зазначені в п.1,2,3.
Для кожної пружини побудувати графік залежності Т2 = f (m) і за формулою розрахувати коефіцієнт жорсткості kД, визначений динамічним методом.
Таблиця 2
m, кг
t, с
T, с
T2, с2
kД, H/м
пружина
№1
15(10-3
1.7
0.17
0.0289
17.4
30(10-3
2.1
0.21
0.0441
45(10-3
2.3
0.23
0.0529
пружина
№2
15(10-3
2.3
0.23
0.0529
5.9
30(10-3
3.4
0.34
0.1156
45(10-3
3.9
0.39
0.1521
Обчислення шуканої величини за робочою формулою:
СТАТИЧНИЙ МЕТОД:
ПРУЖИНА 1:
kc1 = mg/xст = (15(10-3 кг * 9.8 Н/кг)/ 0.008 м = 18.375 Н/м
kc2 = mg/xст =(30(10-3 кг * 9.8 Н/кг)/ 0.017 м = 17.29 Н/м
kc3 = mg/xст =(45(10-3 кг * 9.8 Н/кг)/ 0.024 м = 18.4 Н/м
kcсер = (kc1 + kc2 + kc3 )/3 = (18.375 Н/м+17.29 Н/м+18.4 Н/м)/3 = 18.022 Н/м
ПРУЖИНА 2:
kc1 = mg/xст = (15(10-3 кг * 9.8 Н/кг)/ 0.024 = 6.125 Н/м
kc2 = mg/xст = (30(10-3 кг * 9.8 Н/кг)/ 0.064 = 4.59 Н/м
kc3 = mg/xст =(45(10-3 кг * 9.8 Н/кг)/ 0.077 = 5.72 Н/м
kcсер = (kc1 + kc2 + kc3 )/3 = (6.125 Н/м+4.59 Н/м+5.72 Н/м)/3 = 5.47 Н/м
ДИНАМІЧНИЙ МЕТОД:
ПРУЖИНА 1:
ПРУЖИНА 2:
Обчислення похибок:
Для пружини 1:
Для пружини 2:
Аналіз результатів та висновки:
Визначила коефіцієнт жорсткості пружини статичним (kc = mg/xст) і динамічним методами. Побудувала графік залежності Т2 = f (m) і за формулою
розрахувала коефіцієнт жорсткості kД.
Отже, чим більша жорсткість – тим більшу силу треба прикласти для того, щоб деформувати пружину.
13.05.2014 08:56
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора