LABORATORIUM FIZYKI I

Podobne dokumenty
Tutaj powinny znaleźć się wyniki pomiarów (tabelki) potwierdzone przez prowadzacego zajęcia laboratoryjne i podpis dyżurujacego pracownika obsługi

Wyniki pomiarów okresu drgań dla wahadła o długości l = 1,215 m i l = 0,5 cm.

Jak poprawnie napisać sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki?

WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA REWERSYJNEGO

ĆWICZENIE 2. POMIAR NATĘŻENIA POLA GRAWITACYJNEGO W SIEDLCACH PRZY POMOCY MODELU WAHADŁA MATEMATYCZNEGO. Wprowadzenie

LABORATORIUM Z FIZYKI

Doświadczenie. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła matematycznego. I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego przy uŝyciu wahadła matematycznego

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Wstęp do teorii niepewności pomiaru. Danuta J. Michczyńska Adam Michczyński

Laboratorium Dynamiki Maszyn

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

WYDZIAŁ LABORATORIUM FIZYCZNE

Ć W I C Z E N I E N R M-2

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

LABORATORIUM Z FIZYKI

Wprowadzenie do rachunku niepewności pomiarowej. Jacek Pawlyta

ĆWICZENIE 13 POMIAR REZYSTANCJI ZA POMOCĄ MOSTKA PRĄDU STAŁEGO

Przykłady (twierdzenie A. Castigliano)

Laboratorium Podstaw Pomiarów

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Laboratorium. Mechaniki Technicznej

BADANIE DRGAŃ TŁUMIONYCH WAHADŁA FIZYCZNEGO

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

gdzie ω jest częstością kołową. Rozwiązaniem powyższego równania różniczkowego II-go stopnia jest wyrażenie (2) lub ( )

FIZYKA LABORATORIUM prawo Ohma

przybliżeniema Definicja

LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Ćwiczenie 8 WYBOCZENIE PRĘTÓW ŚCISKANYCH Cel ćwiczenia

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

MECHANIKA BUDOWLI 11

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności statystycznych

I PRACOWNIA FIZYCZNA, UMK TORUŃ WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA RÓŻNICOWEGO

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

Badanie współczynników lepkości cieczy przy pomocy wiskozymetru rotacyjnego Rheotest 2.1

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Podstawy niepewności pomiarowych Ćwiczenia

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI

Imię i nazwisko (e mail): Rok: 2018/2019 Grupa: Ćw. 5: Pomiar parametrów sygnałów napięciowych Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Laboratorium Podstaw Fizyki. Ćwiczenie 100a Wyznaczanie gęstości ciał stałych

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do rachunku błędów pomiarowych

Ćw. 32. Wyznaczanie stałej sprężystości sprężyny

Ćwiczenie 1. Metody określania niepewności pomiaru

KARTA INFORMACYJNA PRZEDMIOTU

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

Opis ćwiczenia. Cel ćwiczenia Poznanie budowy i zrozumienie istoty pomiaru przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Henry ego Katera.

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

2. Obliczenie sił działających w huśtawce

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

Ruch jednostajnie przyspieszony wyznaczenie przyspieszenia

Zmierzyłem i co dalej? O opracowaniu pomiarów i analizie niepewności słów kilka

02. WYZNACZANIE WARTOŚCI PRZYSPIESZENIA W RUCHU JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONYM ORAZ PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO Z WYKORZYSTANIEM RÓWNI POCHYŁEJ

Ćwiczenie 3 Temat: Oznaczenia mierników, sposób podłączania i obliczanie błędów Cel ćwiczenia

BADANIE POWTARZALNOŚCI PRZYRZĄDU POMIAROWEGO

KONSPEKT ZAJĘĆ EDUKACYJNYCH

ĆWICZENIE 3 REZONANS AKUSTYCZNY

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

Ćw. 2: Analiza błędów i niepewności pomiarowych

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI 1

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

SCENARIUSZ ZAJĘĆ SZKOLNEGO KOŁA NAUKOWEGO Z PRZEDMIOTU FIZYKA PROWADZONEGO W RAMACH PROJEKTU AKADEMIA UCZNIOWSKA

ĆWICZENIE 13 TEORIA BŁĘDÓW POMIAROWYCH

Podstawy opracowania wyników pomiarów

Niepewności pomiarów

Temat: SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

Ćwiczenie nr 1. Regulacja i pomiar napięcia stałego oraz porównanie wskazań woltomierzy.

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

SPRAWDZENIE PRAWA STEFANA - BOLTZMANA

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Drgania relaksacyjne w obwodzie RC

WPŁYW WIATRU NA STATECZNOŚĆ śurawi WIEśOWYCH

Ćwiczenie nr 2: ZaleŜność okresu drgań wahadła od amplitudy

Anna Nagórna Wrocław, r. nauczycielka chemii i fizyki

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyn i współczynnika sztywności zastępczej

HISTOGRAM. Dr Adam Michczyński - METODY ANALIZY DANYCH POMIAROWYCH Liczba pomiarów - n. Liczba pomiarów - n k 0.5 N = N =

Badanie ciał na równi pochyłej wyznaczanie współczynnika tarcia statycznego

Teoria błędów. Wszystkie wartości wielkości fizycznych obarczone są pewnym błędem.

Wyznaczanie okresu drgań wahadła informacje ogólne dla nauczyciela

Rys. 1Stanowisko pomiarowe

Co powinno zawierać sprawozdanie?

Przykład 7.3. Belka jednoprzęsłowa z dwoma wspornikami

Ćw. 5. Badanie ruchu wahadła sprężynowego sprawdzenie wzoru na okres drgań

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

OPORY PRZEPŁYWU TRANSPORTU PNEUMATYCZNEGO MATERIAŁÓW WILGOTNYCH

Sprawdzenie narzędzi pomiarowych i wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach pośrednich

Niepewność pomiaru. Wynik pomiaru X jest znany z możliwa do określenia niepewnością. jest bledem bezwzględnym pomiaru

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

Transkrypt:

Punktacja: LABORAORIUM FIZYKI I Wydział: Grupa: Chemia B 51 Zespół: 3 Ćwiczenie nr: 13 Data: 1.1.01 Przyotowanie: Nazwisko i imię: Jan Kowaski emat ćwiczenia: Wyznaczanie wartości przyspieszenia ziemskieo na podstawie pomiaru okresu drań wahadła matematyczneo Prowadzący: Sprawozdanie: Suma punktów: 1. Wstęp Wstęp powinien zawierać zwięzły opis podstaw fizycznych badaneo zjawiska. Nie powinien on przekraczać kiku-kikunastu zdań, a zawierać przede wszystkim ce wykonywaneo ćwiczenia oraz podstawowe wzory opisujące badane zjawisko i wykorzystywane w obiczeniach. Nie naeży przepisywać wstępów z instrukcji do ćwiczenia, ani umieszczać kikustronicowych wypisów z wikipedii, encykopedii i książek naukowych. Ceem ćwiczenia jest wyznaczenie wartości przyspieszenia ziemskieo na podstawie pomiaru okresu drań wahadła matematyczneo oraz sprawdzenie zaeżności okresu drań wahadła od jeo dłuości. Wahadło matematyczne to punkt materiany zawieszony na cienkiej i nieważkiej nici i umieszczony w pou sił ciężkości (przyspieszenie ziemskie ). Jeśi wahadło matematyczne o dłuości zostanie odchyone od pionu o niewieki kąt i puszczone swobodnie, to zacznie wykonywać drania harmoniczne. Okres tych drań okreśony jest zaeżnością:. ak więc mierząc okres drań oraz dłuość wahadła możemy wyznaczyć wartość przyspieszenia ziemskieo:.. Układ pomiarowy Schemat pomiarowy powinien być czyteny i przejrzysty, a przede wszystkim rzeczywisty (czasami zdarza się, że układ pomiarowy, w którym wykonywano pomiary jest inny niż układ opisany w instrukcji). Jeśi układ pomiarowy zawiera przyrządy, to pod schematem układu musi się znaeźć informacja o tych przyrządach (typ, kasa dokładności, zakres pomiarowy, dokładność odczytu). Badane wahadło stanowi kuka metaowa zawieszona na cienkiej ince. Linka jest podwieszona na wysięniku umocowanym do ściany. Układ pomiarowy składa się z czujnika optoeektroniczneo OS podłączoneo do cyfroweo miernika czasu MCR-1. Czujnik optoeektroniczny eneruje impus za każdym razem, dy inka przechodzi przez szczeinę w czujniku. Miernik czasu jest urządzeniem cyfrowym o dokładności 0,01 s. Mierzy on czas między impusem wyzwaającym pomiar, pomija następny impus i kończy pomiar przy koejnym impusie. Dłuość wahadła wyznaczono mierząc dłuość inki miarką o dokładności 1 mm. Dokładność wyznaczenia dłuości wahadła jest jednak zdecydowanie mniejsza (konieczność oszacowania odełości mocowania inki do środka kuki, punkt zawieszenia inki) i została okreśona przez nas na 5 mm. Dłuość inki może być reuowana. -1-

Czujnik OS 1,31 Eektroniczny miernik MCR- 3. Wykonanie ćwiczenia W tej części ćwiczenia naeży opisać w punktach przebie ćwiczenia. Naeży również opisać wszystkie spostrzeżenia dokonane podczas pomiarów; moą one dotyczyć na przykład zachowania się przyrządów, niestabiności wskazań, trudności w odczycie, itp. Ćwiczenie składało się z dwóch części: I. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskieo: 1. Włączenie układu pomiaroweo.. Ustawienie czujnika tak, aby po wychyeniu wahadła o pewien kąt inka wahadła przechodząc przez szczeinę czujnika powodowała jeo zadziałanie oraz ponowne zadziałanie przy powrocie wahadła do pozycji wychyonej. 3. Wyzerowanie eektroniczneo miernika czasu (naciśnięcie przycisku ZERO ).. Naciśnięcie przycisku READY. Miernik jest otowy do pomiaru czasu między dwoma koejnymi impusami. 5. Wychyenie wahadła i puszczenie. 6. Zapisanie wyniku wyświetoneo na wyświetaczu miernika czasu. 7. Powtórzenie pomiaru. Wykonaiśmy dziesięć pomiarów okresu (wyniki w tabei 1) Następnie zmierzyiśmy dłuość inki wahadła uwzędniając fakt, że powinno okreśić się dłuość do środka kuki (nie jest to możiwe, dateo dokładność wyznaczenia dłuości jest zdecydowanie mniejsza niż dokładność miarki). II Badanie zaeżności okresu drań od dłuości wahadła Pomiary wykonywane są w podobny sposób jak w poprzedniej części. Da każdej dłuości inki wahadła wykonywany jest tyko jeden pomiar okresu. Dłuość inki zmieniano od 0,5 do,1 m co 0, m. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabei.. Wyniki i ich opracowanie W tej części ćwiczenia naeży przedstawić wyniki pomiarów oraz obiczenia prowadzące do wyznaczenia szukanej wiekości. Wyniki pomiarów najepiej przedstawić w formie tabe, w których mierzone wartości są przeiczane na wartości w jednostkach podstawowych układu SI, zawierają obiczenia wiekości od nich zaeżnych, itp. Wszystkie obiczane wiekości muszą mieć podane jednostki (w układzie SI). Jeśi do obiczeń wykorzystywane są proramy komputerowe (Oriin, Exce, Matcad,...), to do sprawozdania naeży dołączyć wydruk, na przykład arkusza kakuacyjneo, umożiwiający asystentowi sprawdzenie poprawności obiczeń, --

a w sprawozdaniu musi się znaeźć przykładowe obiczenie wartości wyznaczanej przez proram. Obiczenia muszą zawierać wszystkie obiczenia pośrednie. I. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskieo: abea 1. Wyniki pomiarów okresu drań. Numer pomiaru [s] 1,1,3 3,19, 5,5 6,19 7,3 8, 9,18 10,16 Dokładność pomiaru czasu =0,01 s Wartością najbardziej prawdopodobną jest wartość średnia: n 1 śr i śr =,1 s n i 1 Pomiar dłuości wahadła: =11,5 cm, dokładność pomiaru dłuości =0,5 cm. Wartość przyspieszenia ziemskieo: 3,1159 1,15 =9,8090 m/s,1 II Badanie zaeżności okresu drań od dłuości wahadła abea. Wyniki pomiarów okresów drań wahadła w zaeżności od dłuości wahadła. Numer pomiaru Dłuość wahadła [cm] Okres [s] 1 50 1,38 70 1,68 3 90 1,90 110,11 5 130,6 6 150,6 7 170,61 8 190,76 9 10,88 Jeśi wzór na okres drań wahadła matematyczneo podniesiemy obustronnie do kwadratu do otrzymamy następującą zaeżność: ak więc, jeśi narysuje się zaeżność kwadratu okresu od dłuości wahadła, to powinna to być zaeżność iniowa. Dodatkowo będzie można wyznaczyć wartość przyspieszenia ziemskieo ze współczynnika kierunkoweo prostej. Wykres wykonano w proramie Oriin. -3-

Wyniki obiczeń w Oriinie wskazują, że zaeżność może być zaeżnością iniową. Wynik testu χ da moich pomiarów wynosi 6,98 i jest mniejszy od wartości krytycznej da 7 stopni swobody i poziomu istotności 0,05. ak więc nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy o iniowości badanej zaeżności. Ze współczynnika kierunkoweo prostej B można wyznaczyć i wynosi ono: 3,1 =9,88005 m/s. B 3,99577 5. Obiczanie niepewności Sprawozdanie niezawierające rachunku niepewności będzie oceniane na zero punktów. Rachunek niepewności musi zawierać informacje o metodach obiczania niepewności. Obiczenia muszą być opatrzone krótkimi komentarzami wyjaśniającymi przyczyny stosowania takich a nie innych metod obiczeniowych. Bardzo często punkty i 5 sprawozdania wykonywane są naprzemiennie i równoee. Naeży zawsze pamiętać o poprawnym zapisie wyników końcowych. Obiczenia często kończą się prezentacją raficzną wyników w postaci wykresu, który ułatwia anaizę wyników i porównanie ich z zaeżnościami teoretycznymi. Prawidłowe wykonywanie wykresu zostało opisane w oddzienej pozycji menu na stronie aboratorium. I. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskieo: 1. Wyznaczenie niepewności pomiaru okresu: Niepewność standardowa obiczana metodą typu B da pomiaru czasu wynosi: 0,1 u ( ) 0,057735 s. 3 3 Aby okreśić niepewność standardową obiczaną metodą typu A obiczam odchyenie standardowe wiekości średniej: ( i śr) S =0,009189 s. n( n 1) Korzystając z prawa przenoszenia niepewności obiczam niepewność standardową całkowitą wyznaczenia wartości okresu: ) S 3 =0,0358 s.. Wyznaczenie niepewności pomiaru dłuości: Niepewność pomiaru dłuości obiczona na podstawie okreśenia dokładności pomiaru wynosi: 0,005 u ( 0,0089 m. 3 3 3. Wyznaczenie niepewności złożonej pomiaru przyspieszenia ziemskieo: Jest to niepewność wiekości wyznaczanej pośrednio i dateo wyznaczam ją w następujący sposób: 6 16 u c ) ) 0,0950 m/s 6 ak więc wynik pomiarów zapisuję: =9,81 m/s, u c ()=0,095 m/s, ub =9,81(95) m/s, ub =9,81(0,095) m/s. W ceu porównania otrzymanej wartości z wartością tabicową obiczam niepewność rozszerzoną: U c k uc( ) = 0,095 = 0,19 m/s. --

ak więc wyznaczone przyspieszenie ziemskie ma wartość: = (9,8 0,19) m/s. Wartość tabicowa przyspieszenia ziemskieo mieści się w wyznaczonym przez nas przedziae, co świadczy o poprawnym wykonaniu pomiarów. II Badanie zaeżności okresu drań od dłuości wahadła Niepewność standardową obiczaną metodą typu A obiczam na podstawie wyników uzyskanych w proramie Oriin. Podana niepewność współczynnika kierunkoweo B równa 0,006 pozwaa obiczyć niepewność standardową pomiaru przyspieszenia. 3,1 u B) B) 0,006=0,11 m/s. B B 3,99577 Niepewność standardową obiczaną metodą typu B (czyi niepewność złożoną) szacuję na podstawie jednej pary wyników pomiarów w sposób podobny do opisaneo wcześniej. 6 16 u c ) ) 0,095 m/s. 6 Obie niepewności dodaję stosując prawo przenoszenia niepewności. ) 0,11 0,095 0,15 m/s. W ceu porównania otrzymanej wartości z wartością tabicową obiczam niepewność rozszerzoną: U c k uc( ) = 0,15 = 0,30 m/s. ak więc wyznaczone przyspieszenie ziemskie ma wartość: = (9,88 0,30) [m/s ]. 6. Wnioski Końcowa część sprawozdania powinna zawierać dyskusję wyników (wraz z błędami) oraz porównanie otrzymanych wartości z wartościami tabicowymi (źródłem informacji moą być tabice fizyczne, encykopedie, poradniki, itp.). Dyskusja obejmuje porównanie wyników z wartościami teoretycznymi oraz opis niepewności i ich wpływ na wyznaczoną wartość. 1. Da ustaonej wartości dłuości wahadła zmierzono dziewięciokrotnie okres drań i na podstawie tych pomiarów również wyznaczyłem wartość = (9,8 0,19) m/s.. Na podstawie wykresu zaeżności kwadratu okresu od dłuości wyznaczyłem również wartość przyspieszenia ziemskieo i wynosi ono = (9,88 0,30) m/s. 3. Jak można zauważyć metoda pierwsza (wieokrotne pomiary okresu) daje wartość przyspieszenia zbiżoną do wartości teoretycznej (da Warszawy przyspieszenie ziemskie wynosi 9,8157 m/s ) i niepewność wyznaczenia tej wartości jest mniejsza niż w druiej metodzie.. Obie metody są bardzo dokładne, dyż niepewność rozszerzona wzędna w obu przypadkach jest rzędu -3 %. 5. Największy wpływ na dokładność wyników ma na pewno niedokładność wychyania kuki od pionu. Za każdym razem był to jednak inny kąt, a jak wiemy zastosowany przez nas wzór stanowi tyko przybiżenie i jest słuszny da małych kątów. Przy większych kątach (a takie były w naszym doświadczeniu) naeżałoby uwzędnić poprawki związane z tymi kątami. Do sprawozdania dołączony jest wydruk arkusza kakuacyjneo, w którym wykonywane były obiczenia niepewności. -5-