Yayın sertliğini ölçen 2 numaralı laboratuvar çalışması. Laboratuvar "Bir yayın sertliğini ölçme" Amaç

İlerlemek

I. Organizasyon anı.

II. Bilgi güncellemesi.

III. İş emri

IV. Refleks

Doğrudan ölçüm hatalarının hesaplanması.

Seçenek 1. Rastgele hatanın hesaplanması.

Seçenek 2. Enstrümantal hatanın hesaplanması.

Seçenek 3. Dolaylı ölçümlerin hatasını tahmin etme yöntemiyle hesaplama

Ev › şasi › Yayın sertliğini ölçen 2 numaralı laboratuvar çalışması. Laboratuvar "Bir yayın sertliğini ölçme" Amaç

Ders geliştirme (ders notları)

Orta genel eğitim

UMK hattı G. Ya Myakisheva. Fizik (10-11) (U)

Dikkat! Site yönetimi site içeriğinden sorumlu değildir. metodolojik gelişmeler, yanı sıra Federal Devlet Eğitim Standardının gelişimine uygunluk için.

Dersin amacı: dinamometre yayı için Hooke yasasının geçerliliğini kontrol edin ve bu yayın sertlik katsayısını ölçün, değerin ölçüm hatasını hesaplayın.

Dersin Hedefleri:

eğitici: ölçüm sonuçlarını işleme ve açıklama ve sonuç çıkarma becerisi Deneysel becerilerin pekiştirilmesi
eğitsel: öğrencileri aktif faaliyetlere dahil etme pratik aktiviteler iletişim becerilerini geliştirmek.
geliştirme: fizikte kullanılan temel tekniklerde ustalık - ölçüm, deney

ders türü: beceri eğitimi dersi

Teçhizat: debriyaj ve kıskaçlı tripod, sarmal yay, bilinen kütleye sahip ağırlık seti (her biri 100 g, hata Δm = 0,002 kg), milimetre bölmeli cetvel.

deformasyon nedir?
Hooke Yasasını formüle edin
Sertlik nedir ve hangi birimlerde ölçülür?
Mutlak ve göreli hata kavramını verin.
Hataların nedenleri.
Ölçümlerden kaynaklanan hatalar.
Deney sonuçlarının grafikleri nasıl çizilir.

Olası öğrenci yanıtları:

Deformasyon- vücut parçacıklarının birbirlerine göre hareketleriyle ilişkili göreceli konumlarındaki değişiklik. Deformasyon, atomlar arası mesafelerdeki değişimin ve atom bloklarının yeniden düzenlenmesinin sonucudur. Deformasyonlar tersinir (elastik) ve tersinmez (plastik, sürünme) olarak ikiye ayrılır. Uygulanan kuvvetlerin etkisi sona erdikten sonra elastik deformasyonlar kaybolurken geri dönüşü olmayanlar kalır. Elastik deformasyonlar, metal atomlarının denge konumundan tersinir yer değiştirmelerine dayanır; plastik olanlar, atomların ilk denge konumlarından önemli mesafeler boyunca geri döndürülemez yer değiştirmelerine dayanır.

Hook kanunu: "Cismin deformasyonundan kaynaklanan elastik kuvvet, uzamasıyla orantılıdır ve deformasyon sırasında vücudun parçacıklarının hareket yönünün tersine yönlendirilir."

F eski = - kx

sağlamlık elastik kuvvet ile kendisine uygulanan kuvvetin etkisi altında yayın uzunluğundaki değişiklik arasındaki orantı katsayısı olarak adlandırılır. Tayin etmek k. Ölçü birimi N/m. Newton'un üçüncü yasasına göre, yaya uygulanan kuvvetin modülü, yayda oluşan elastik kuvvete eşittir. Böylece, yayın sertliği şu şekilde ifade edilebilir:
k = F eski / X

Mutlak hata yaklaşık değer, kesin ve yaklaşık değerler arasındaki farkın modülü olarak adlandırılır.
∆X = |X – X evlenmek|
bağıl hata yaklaşık değer, mutlak hatanın yaklaşık değerin modülüne oranıdır.
ε = ∆X/X
ölçümler asla tamamen doğru olamaz. Herhangi bir ölçümün sonucu yaklaşıktır ve bir hata ile karakterize edilir - fiziksel bir niceliğin ölçülen değerinin gerçek değerinden sapması. Hataların nedenleri şunları içerir:
– imalat ölçüm cihazlarının sınırlı doğruluğu.
– dış koşullardaki değişiklik (sıcaklık değişikliği, voltaj dalgalanması)
– deneyi yapanın eylemleri (kronometreyi açmada gecikme, gözün farklı konumu...).
- ölçülen Miktarları bulmak için kullanılan yasaların yaklaşık doğası

Hatalarölçümler sırasında ortaya çıkan sistematik ve rastgele. Sistematik hatalar, ölçülen değerin fiziksel niceliğin gerçek değerinden her zaman bir yönde sapmasına karşılık gelen hatalardır (arttırma veya hafife alma). Tekrarlanan ölçümlerde hata aynı kalır. nedenler sistematik hataların oluşması:
- ölçü aletlerinin standarda uymaması;
- ölçüm cihazlarının yanlış montajı (eğim, dengesizlik);
- cihazların ilk göstergelerinin sıfır ile çakışmaması ve bununla bağlantılı olarak ortaya çıkan düzeltmelerin göz ardı edilmesi;
– ölçülen nesne ile özellikleri hakkındaki varsayım arasındaki tutarsızlık.

Rastgele hatalar, sayısal değerlerini öngörülemeyen bir şekilde değiştiren hatalardır. Bu tür hatalar, ölçüm sürecini etkileyen çok sayıda kontrol edilemeyen nedenden kaynaklanır (nesnenin yüzeyindeki düzensizlikler, rüzgar esmesi, güç dalgalanmaları vb.). Rastgele hataların etkisi, deneyin tekrarlanmasıyla azaltılabilir.

Ölçü aletlerinin hataları. Bu hatalar aynı zamanda enstrümantal veya enstrümantal olarak da adlandırılır. Ölçüm cihazının tasarımından, üretiminin doğruluğundan ve kalibrasyonundan kaynaklanmaktadır.

Deney sonuçlarına göre bir grafik oluştururken, deney noktaları formüle karşılık gelen düz bir çizgi üzerinde olmayabilir. F dış = kx

Bunun nedeni ölçüm hatalarıdır. Bu durumda grafik, düz çizginin zıt taraflarında yaklaşık olarak aynı sayıda nokta olacak şekilde çizilmelidir. Grafiği çizdikten sonra, düz çizgi üzerinde (grafiğin orta kısmında) bir nokta alın, buradan bu noktaya karşılık gelen elastik kuvvet ve uzama değerlerini belirleyin ve sertliği hesaplayın k. Yay sertliğinin istenen ortalama değeri olacaktır. k bkz.

1. Helezon yayın ucunu tripoda takın (yayın diğer ucunda bir ok ibresi ve bir kanca bulunur, şekle bakın).

2. Yayın yanına veya arkasına milimetre bölmeli bir cetvel takın ve sabitleyin.

3. Cetvelin yaylı ibrenin düştüğü bölümünü işaretleyin ve yazın.

4. Yaydan kütlesi bilinen bir ağırlık asın ve yaydan kaynaklanan yayın uzamasını ölçün.

5. Birinci ağırlığa, ikinci, üçüncü vb. ağırlıkları ekleyin, her seferinde uzatmayı kaydedin | X| yaylar.

Ölçüm sonuçlarına göre tabloyu doldurunuz:

F dış = mg, N	׀ ‌X׀ ‌, 10–3 m	k CF, N/m

6. Ölçüm sonuçlarına dayanarak, elastik kuvvetin uzamaya bağımlılığının bir grafiğini oluşturun ve bunu kullanarak yay sertliğinin ortalama değerini belirleyin. k c.p.

1. Deneylerin her birinde yayın sertliğini hesaplayın:

k =	F	,
	│X│

2. k bkz = ( k 1 + k 2 + k 3 + k 4)/4 ∆k = ׀ ‌k – k cf ׀ ‌, ∆ k cp = (∆ k 1 + ∆k 2 + ∆k 3 + ∆k 4)/4

Sonuçları bir tabloya kaydedin.

3. Bağıl hatayı hesaplayın ε = ∆ k Evlenmek / kÇar %100

4. Tabloyu doldurun:

5. Cevabı forma yazın: k = k± ∆ k cf, ε =…%, bulunan miktarların sayısal değerlerini bu formüle koyarak.

1. k = mg/X Bağıl hatayı hesaplamak için ders kitabının 1 sayfa 344 formülünü kullanıyoruz.

ε = ∆ A/A + ∆İÇİNDE/İÇİNDE + ∆İLE/İLE = ε M + ε G + ε X.

∆M= 0,01 10 -3 kg; ∆ G= 0,2 kg m/sn; ∆ X=1 mm

2. Hesapla En büyük değerin bulunduğu göreli hata k cf (tek yükle deneyimden).

ε = ε M + ε G + ε X = ∆M/M + ∆G/G + ∆X/X

3. ∆'yi bulun k CF = k CF ε

4. Tabloyu doldurun:

5. Cevabı forma yazın: k = k± ∆ k cf, =…%, bulunan değerlerin sayısal değerlerini bu formüle koyarak.

1. Hatayı hesaplamak için, 4 numaralı deney sırasında edindiğimiz deneyimi kullanmalısınız çünkü bu, en küçük bağıl ölçüm hatasına karşılık gelir. Limitleri Hesapla F dakika ve F gerçek değeri içeren max F, varsayarsak F dak = F – Δ F, F maks= F + Δ F.

2. Δ kabul et F= 4Δ M· G, burada ∆ M- ağırlıkların üretimi sırasında hata (değerlendirme için Δ olduğunu varsayabiliriz) M= 0,005 kg):

X dak = X – ∆X X maks= X + ∆X, burada ∆ X= 0,5 mm.

3. Dolaylı ölçümlerin hatasını tahmin etme yöntemini kullanarak şunları hesaplayın:

k maks= F maksimum / X dakika k dak = F dk / X maks.

4. Ortalama değer kcp'yi ve mutlak ölçüm hatasını Δ hesaplayın k formüllere göre:

k bkz = ( k maks + k dak)/2 ∆ k = (k maks- k dk)/2

5. Bağıl ölçüm hatasını hesaplayın:

ε = ∆ k Evlenmek / kÇar %100

6. Tabloyu doldurun:

F dakika , saat	F maksimum , H	X dakika , m	X maksimum , m	k min , N/dk	k maks , N/m	k CF, N/m	Δ k, N/dk

7. Formdaki laboratuvar çalışması için sonucu not defterine yazın. k = k cp ± ∆ k, ε = …% bulunan miktarların sayısal değerlerini bu formüle koyarak.

için defterinize yazın laboratuvar çıktısı yapılan iş üzerine.

F kontrol, N

׀ ‌X׀ ‌, 10–3 m

Δ k CF, N/m

"Ders - uygulama" kavramı hakkında bir senkronizasyon oluşturmaya çalışın. Sinkwine (Fransızcadan çevrilmiştir - beş satır): İlk satır bir isimdir (öz, konunun başlığı);

İkinci satır, konunun özelliklerinin-özniteliklerinin kısaca açıklamasıdır (iki sıfat);

Üçüncü satır, üç fiil ile konu çerçevesinde eylemin (işlevlerin) açıklamasıdır;

Dördüncü satır, konuya karşı tutumu gösteren dört kelimelik bir cümledir (cümle);

Beşinci satır, konunun özünü (ilk isme) tekrar eden tek kelimelik bir eşanlamlıdır (isim).

Laboratuvar işi

"Bir Yayın Sertliğinin Belirlenmesi"

işin amacı : Yay sabitini belirtir. Hooke yasasının geçerliliğinin doğrulanması Ölçüm hatasının tahmini.

İş emri .

temel düzeyde

Teçhizat : debriyaj ve ayaklı tripod, 100 g ağırlık seti, yaylı dinamometre, cetvel.

L0 F

L1 bu durumda.

ben= L0 - L1

kevlenmek.formüle görekevlenmek=( k1 + k2 + k3 )/3

F,N

ben, M

k,Sayı/dk

kevlenmek, N/dk

6. Bir bağımlılık grafiği çizinben ( F).

İleri düzey

Teçhizat : debriyaj ve ayaklı tripod, 100 g ağırlık seti, yay, cetvel.

Yayı tripoda takın ve yayın uzunluğunu ölçünL0 yokluğunda dış etki (F=0N). Ölçüm sonuçlarını bir tabloya kaydedin.

Yaya 1 N ağırlık asın ve uzunluğunu belirleyin.L1 bu durumda.

Formülü kullanarak yayın deformasyonunu (uzamasını) bulunben= L0 - L1 .Ölçüm sonuçlarını tabloya kaydedin.

Benzer şekilde 2 N ve 3 N ağırlığındaki yükleri asarken yayın uzamasını bulun. Ölçüm sonuçlarını tabloya kaydedin.

Aritmetik ortalamayı hesaplakevlenmek.formüle görekevlenmek=( k1 + k2 + k3 )/3

Hatayı tahmin et ∆kortalama hata yöntemi. Bunu yapmak için, farkın modülünü hesaplayın│ kevlenmek- kBen│=∆ kBenher boyut için

k = k evlenmek ±∆ k

F,N

ben, M

k,Sayı/dk

kevlenmek, N/dk

∆k,Sayı/dk

∆kevlenmek, N/dk

ileri düzey

Teçhizat: debriyaj ve ayaklı tripod, 100 g ağırlık seti, yay, cetvel.

Yayı tripoda takın ve yayın uzunluğunu ölçünL0 dış etkinin yokluğunda (F=0N). Ölçüm sonuçlarını bir tabloya kaydedin.

Yaya 1 N ağırlık asın ve uzunluğunu belirleyin.L1 bu durumda.

Formülü kullanarak yayın deformasyonunu (uzamasını) bulunben= L0 - L1 .Ölçüm sonuçlarını tabloya kaydedin.

Benzer şekilde 2 N ve 3 N ağırlığındaki yükleri asarken yayın uzamasını bulun. Ölçüm sonuçlarını tabloya kaydedin.

Aritmetik ortalamayı hesaplakevlenmek.formüle görekevlenmek=( k1 + k2 + k3 )/3

Hesaplama Bağıl Hataları ve Mutlak Ölçüm Hataları∆ kformüller

ε F=(∆ F0 + FVe) / Fmaks.

ε ben=(∆ ben0 + benVe) / benmaks.

ε k=ε F+ε ben

∆k=εk* kevlenmek

Elde edilen sonucu forma yazınk = k ortalama±∆ k

Bir bağımlılık grafiği çizinben ( F) Sertliğin geometrik anlamını formüle edin.

F,N

ben, M

k,Sayı/dk

kevlenmek, N/dk

ε F

ε ben

ε k

∆ k

laboratuvar numarası

Yay sertliği ölçümü

Sınıf 10

Çalışmanın amacı: elastik kuvveti dengeleyen yerçekimi kuvvetinin çeşitli değerlerinde yayın uzama ölçümlerinden yayın sertliğini bulun
, Hooke yasasına göre:
.

Cihazlar ve malzemeler:

Deneylerin her birinde, sertlik şu noktada belirlenir: Farklı anlamlar elastik ve uzama kuvvetleri, yani deneysel koşullar değişir. Bu nedenle, ortalama rijitlik değerini bulmak için, ölçüm sonuçlarının aritmetik ortalamasını hesaplamak mümkün değildir. Bu gibi durumlarda uygulanabilen ortalama değeri bulmak için grafiksel bir yöntem kullanacağız. Birkaç deneyin sonuçlarına dayanarak, elastisite modülünün x uzama modülüne bağımlılığını çizdik. Deney sonuçlarına göre bir grafik oluştururken, deney noktaları formüle karşılık gelen düz bir çizgi üzerinde olmayabilir.
. Bu, ölçüm hatalarından kaynaklanmaktadır: Bu durumda, grafik, düz çizginin zıt taraflarında yaklaşık olarak aynı sayıda nokta olacak şekilde çizilmelidir. Grafiği oluşturduktan sonra, düz çizgi üzerinde (grafiğin orta kısmında) bir nokta alın, buradan bu noktaya karşılık gelen elastik kuvvet ve uzama değerlerini belirleyin ve k sertliğini hesaplayın. Yay sertliğinin istenen ortalama değeri olacaktır. .

Ölçüm sonucu genellikle bir ifade olarak yazılır.
, Nerede
- en büyük mutlak ölçüm hatası. Göreceli hatanın ( ) mutlak hata oranından farklıdır k değerine :

, Neresi
.

o işte
. Bu yüzden
, Nerede
,
,

Mutlak hatalar:

= 0,002 kilo ;

=1mm,

İş emri

Helezon yayın ucunu tripoda takın.

Yayın yanına veya arkasına milimetre bölmeli bir cetvel takın ve sabitleyin.

Yay işaretçisinin düştüğü cetvelin bölümünü işaretleyin ve yazın.

Yaydan kütlesi bilinen bir ağırlık asın ve yaydan kaynaklanan yayın uzamasını ölçün.

İlk yüke ikinci, üçüncü vb. ekleyin. ağırlıklar, her seferinde yayın x uzamasını kaydeder. Ölçüm sonuçlarına göre tabloyu doldurunuz:

Tecrübe numarası

Ders 13/33

Ders. Laboratuvar #2 Yay Sertliğini Ölçme

Dersin amacı: Bir dinamometre yayı için Hooke yasasının geçerliliğini kontrol etmek ve bu yayın sertliğini ölçmek

Ders türü: bilginin kontrolü ve değerlendirilmesi

Ekipman: debriyaj ve kıskaçlı tripod, kapalı ölçekli dinamometre, bilinen ağırlık seti (her biri 100 g), milimetre bölmeli cetvel

İLERLEMEK

1. Dinamometreyi yeterince yüksek bir yükseklikte bir tripoda monte edin.

2. Farklı sayıda ağırlık asarak (birden dörde kadar), her durum için uygun F = mg değerini hesaplayın ve ayrıca karşılık gelen yay uzantısını x ölçün.

3. Ölçümlerin ve hesaplamaların sonuçlarını tabloya kaydedin:

	m , kg	mg, N

4. x ve F koordinat eksenlerini çizin, uygun bir ölçek seçin ve deney sırasında elde edilen noktaları çizin.

6. 4 numaralı deneyin sonuçlarını kullanarak k = F / x formülünü kullanarak sertlik faktörünü hesaplayın (bu, en yüksek doğruluğu sağlar).

7. Hatayı hesaplamak için, 4 numaralı deneyin davranışı sırasında edindiğimiz deneyimi kullanmalıyız çünkü bu, en küçük bağıl ölçüm hatasına karşılık gelir. Fmin = F - ΔF , F = F + ΔF olduğunu varsayarak, F'nin gerçek değerinin içinde bulunduğu Fmin ve Fmax limitlerini hesaplayın. ΔF = 4Δm g alın, burada Δm, ağırlıkların üretimi sırasındaki hatadır (tahmin için, Δm = 0,005 kg olduğunu varsayabiliriz):

burada Δх = 0,5 mm.

8. Dolaylı ölçümlerin hatasını tahmin etme yöntemini kullanarak şunları hesaplayın: