Ć W I C Z E N I E N R M-4

Podobne dokumenty
Ze względu na sposób zapisu wielkości błędu rozróżnia się błędy bezwzględne i względne.

PŁASKA GEOMETRIA MAS. Środek ciężkości figury płaskiej

WYZNACZANIE WARTOŚCI ENERGII ROZPRASZANEJ PODCZAS ZDERZENIA CIAŁ

LABORATORIUM TEORII MECHANIZMÓW I MASZYN. Ćwiczenie TMM-3 ANALIZA KINEMATYCZNA MECHANIZMU Z SIŁOWNIKAMI HYDRAULICZNYMI

OBLICZANIE GEOMETRYCZNYCH MOMENTÓW BEZWŁADNOŚCI FIGUR PŁASKICH, TWIERDZENIE STEINERA LABORATORIUM RACHUNKOWE

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 2

Pomiary parametrów napięć i prądów przemiennych

TARCIE CIĘGIEN O POWIERZCHNIĘ WALCOWĄ WZÓR EULERA

STATYKA. Cel statyki. Prof. Edmund Wittbrodt

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Wyznaczanie momentów bezwładności brył sztywnych metodą zawieszenia trójnitkowego

Laboratorium z Biomechatroniki Ćwiczenie 3 Wyznaczanie położenia środka masy ciała człowieka za pomocą dźwigni jednostronnej

Planowanie eksperymentu pomiarowego I

BRYŁA SZTYWNA. Zestaw foliogramów. Opracowała Lucja Duda II Liceum Ogólnokształcące w Pabianicach

TMM-2 Analiza kinematyki manipulatora metodą analityczną

OBLICZANIE NIEPEWNOŚCI METODĄ TYPU B

Portfel. Portfel pytania. Portfel pytania. Analiza i Zarządzanie Portfelem cz. 2. Katedra Inwestycji Finansowych i Zarządzania Ryzykiem

DYNAMIKA UKŁADU PUNKTÓW MATERIALNYCH

Pomiary bezpośrednie i pośrednie obarczone błędem przypadkowym

Podstawy analizy niepewności pomiarowych (I Pracownia Fizyki)

Projekt 3 Analiza masowa

SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

Tablica Galtona. Mechaniczny model rozkładu normalnego (M10)

Ćwiczenia nr 3 Finanse II Robert Ślepaczuk. Teoria portfela papierów wartościowych

Statystyczna analiza miesięcznych zmian współczynnika szkodowości kredytów hipotecznych

Opis ruchu obrotowego

Bryła fotometryczna i krzywa światłości.

Pattern Classification

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Miary położenia wskazują miejsce wartości najlepiej reprezentującej wszystkie wielkości danej zmiennej. Mówią o przeciętnym poziomie analizowanej

Ć W I C Z E N I E N R E-15

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

Analiza Matematyczna Ćwiczenia. J. de Lucas

I PRACOWNIA FIZYCZNA, UMK TORUŃ WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI BRYŁY SZTYWNEJ ZA POMOCĄ WAHADŁA TORSYJNEGO

Wyznaczanie oporu naczyniowego kapilary w przepływie laminarnym.

2. Macierze. Niech. m, n N. Zbiór zawierający m n liczb a ij n, zapisanych w postaci tablicy prostokątnej

Badania Maszyn CNC. Nr 2

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

WPŁYW PARAMETRÓW DYSKRETYZACJI NA NIEPEWNOŚĆ WYNIKÓW POMIARU OBIEKTÓW OBRAZU CYFROWEGO

Przykład Obliczenie wskaźnika plastyczności przy skręcaniu

Wykład FIZYKA I. 7. Dynamika ruchu obrotowego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

2. OPIS ZAGADNIENIA Na podstawie literatury podręczniki akademickie, poz. [2] zapoznać się z zagadnieniem i wyprowadzeniami wzorów.

BQR FMECA/FMEA. czujnik DI CPU DO zawór. Rys. 1. Schemat rozpatrywanego systemu zabezpieczeniowego PE

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

MECHANIKA BUDOWLI 13

D P. Rys. 1 Schemat hydrauliczny obliczeń filtracji przez zaporę ziemną z drenażem

ver ruch bryły

Współczynnik korelacji rangowej badanie zależności między preferencjami

Podstawy opracowania wyników pomiarowych, analiza błędów

Różniczkowanie funkcji rzeczywistych wielu zmiennych. Matematyka Studium doktoranckie KAE SGH Semestr letni 2008/2009 R. Łochowski

Wyrażanie niepewności pomiaru

x t 1 (x) o 1 : x s 3 (x) Tym samym S(3) = {id 3,o 1,o 2,s 1,s 2,s 3 }. W zbiorze S(n) definiujemy działanie wzorem

FUNKCJE DWÓCH ZMIENNYCH

TESTY NORMALNOŚCI. ( Cecha X populacji ma rozkład normalny). Hipoteza alternatywna H1( Cecha X populacji nie ma rozkładu normalnego).

Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)

PERMUTACJE Permutacją zbioru n-elementowego X nazywamy dowolną wzajemnie jednoznaczną funkcję f : X X X

Spalanie. 1. Skład paliw Paliwa gazowe (1) kmol C. kmol H 2. gdzie: H. , itd. udziały molowe składników paliwa w gazie. suchym. kmol.

METODY KOMPUTEROWE 1

J. Wyrwał, Wykłady z mechaniki materiałów METODA SIŁ Wprowadzenie

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE

Obliczanie średniej, odchylenia standardowego i mediany oraz kwartyli w szeregu szczegółowym i rozdzielczym?

Pomiar mocy i energii

R j v tj, j=1. jest czynnikiem dyskontującym odpowiadającym efektywnej stopie oprocentowania i.


Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej


UOGÓLNIONA ANALIZA WRAŻLIWOŚCI ZYSKU W PRZEDSIĘBIORSTWIE PRODUKUJĄCYM N-ASORTYMENTÓW. 1. Wprowadzenie

W praktyce często zdarza się, że wyniki obu prób możemy traktować jako. wyniki pomiarów na tym samym elemencie populacji np.

GEODEZJA INŻYNIERYJNA SEMESTR 6 STUDIA NIESTACJONARNE

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

Sprawozdanie powinno zawierać:

Polaryzacja i ośrodki dwójłomne. Częśd II

f f x f, f, f / / / METODA RÓŻNIC SKOŃCZONYCH niech N = 2 (2 równania różniczkowe zwyczajne liniowe I-rz.) lub jedno II-rzędu

1. Wstęp. Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

Matematyka dyskretna. 10. Funkcja Möbiusa

ZASADA ZACHOWANIA MOMENTU PĘDU: PODSTAWY DYNAMIKI BRYŁY SZTYWNEJ

Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

c 2 + d2 c 2 + d i, 2

WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI BRYŁY METODĄ DRGAŃ SKRĘTNYCH

N ( µ, σ ). Wyznacz estymatory parametrów µ i. Y które są niezależnymi zmiennymi losowymi.

Konstrukcja gier sprawiedliwych i niesprawiedliwych poprzez. określanie prawdopodobieństwa.

Jego zależy od wysokości i częstotliwości wypłat kuponów odsetkowych, ceny wykupu, oczekiwanej stopy zwrotu oraz zapłaconej ceny za obligację.

POMIAR WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA γ

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

Proces narodzin i śmierci

Ruch unoszenia, względny i bezwzględny

12 RUCH OBROTOWY BRYŁY SZTYWNEJ I. a=εr. 2 t. Włodzimierz Wolczyński. Przyspieszenie kątowe. ε przyspieszenie kątowe [ ω prędkość kątowa

Oznaczanie tiosiarczanu metodą miareczkowania kulometrycznego

KONCEPCJA WIELOKRYTERIALNEGO WSPOMAGANIA DOBORU WARTOŚCI PROGOWEJ W BIOMETRYCZNYM SYSTEMIE UWIERZYTELNIANIA. Adrian Kapczyński Maciej Wolny

MECHANIKA 2. Wykład Nr 3 KINEMATYKA. Temat RUCH PŁASKI BRYŁY MATERIALNEJ. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

ma rozkład złożony Poissona z oczekiwaną liczbą szkód równą λ i rozkładem wartości pojedynczej szkody takim, że Pr( Y

I. Elementy analizy matematycznej

1. Wstęp. Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

Moment siły (z ang. torque, inna nazwa moment obrotowy)

W zadaniu nie ma polecenia wyznaczania estymatora nieobciążonego o minimalnej wariancji. σ σ σ σ σ = =

Materiał ćwiczeniowy z matematyki Marzec 2012

Transkrypt:

NSTYTUT FZYK WYDZAŁ NŻYNER PRODUKCJ TECHNOLOG MATERAŁÓW POLTECHNKA CZĘSTOCHOWSKA PRACOWNA MECHANK Ć W C Z E N E N R M-4 WYZNACZANE MOMENTU BEZWŁADNOŚC BRYŁ ZA POMOCĄ DRGAŃ SKRĘTNYCH

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych. Zagadea do przestudoaa 1. Ruch harmoczy prosty.. Drgaa torsyje bryły sztyej. 3. Momet bezładośc puktu bryły sztyej. 4. Tesor mometu bezładośc bryły sztyej.. Wproadzee teoretycze Ruch obrotoy bryły sztyej opsuje zasada dyamk dla ruchu obrotoego postac dl M dt (1) Momet pędu bryły daego puktu bryły zależość L układze zązaym ze środkem masy określa L r m v r p () Natomast momet sły M ma postać M r F (3) Prędkość -tego puktu zględem początku układu v Stąd yrażee a momet pędu całego cała r. L r m v m r r 1 1 (4) Skorzystamy z tożsamośc ektoroej Podstaając, otrzymujemy a b c b a c c a b L m r r r 1 (5) Wszystke pukty mają tę samą prędkość kątoą, możemy ęc zapsać poyższe róae ektoroe jako układ trzech róań dla poszczególych składoych :

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych 1 1 L m r m r y y 1 1 L m r m y r z z 1 1 L m r m z r (6) Poeaż r y z y z otrzymujemy dla składoej -oej mometu pędu yrażee L m r m y m z y z 1 1 1 (7) Dla pozostałych składoych: L m y m r y m y z y y z 1 1 1 z y z 1 1 1 L m z m y z m r z (8) Wproadzając ozaczea: 1 m r y m y 1 z m z 1 (9) aalogcze dla pozostałych sum otrzymamy układ róań: 1 m r y m y 1 z m z 1 (10) Ostatecze róae, ążące ektor mometu pędu L z ektorem prędkośc kątoej ω, zapse macerzoym przyjme postać 3

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych L y z L y y yy yz y L z z zy zz z (11) Macerz z praej stroy róaa to tesor bezładośc drugego rzędu, a jego elemety azyamy spółczykam bezładośc lub mometam bezładośc. W praktyce przypadku brył mamy do czyea z cągłym rozkładem masy sumoae poyższych yrażeach zastępujemy całkoaem objętoścoym. Wtedy dla przykładu elemety perszego ersza macerzy: tesora bezładośc oblczamy jako: ( r ) r dv ( r )( y z ) dv V V y z V V ( r ) y dv ( r ) z dv (1) Aalogcze zory możemy otrzymać dla pozostałych składoych tesora. Moża ykazać, że suma spółczykó bezładośc leżących a głóej przekątej (tz. elemetó dagoalych) yy e zależy od oretacj cała zględem układu spółrzędych. zz Współczyk o skaźkach meszaych zae są mometam zboczea charakteryzują asymetrę. Moża jedak ybrać take ose prostokątego układu spółrzędych, kedy to zboczea zerują sę. Take ose azyamy głóym osam bezładośc, m momety bezładośc - głóym mometam bezładośc. Dla kul trzy głóe momety bezładośc są jedakoe. W przypadku ogólym elkośc te są róże, a ruch obrotoy zględem os odpoadających maksymalemu lub mmalemu mometo bezładośc cechuje stała oretacja bryły przestrze. Take ose azyae są osam sobodym bryły sztyej. Rys. 1. Prostopadłośca układze spółrzędych 4

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych Wyproadźmy teraz zory określające momety bezładośc prostopadłoścau o mase m kraędzach a, b c zględem os prostopadłych do poszczególych śca przechodzących przez ch środk (tj. os głóych). W układze spółrzędych przyjętym a rysuku 1 momet bezładośc prostopadłoścau zględem os day jest zorem (1) ( y z ) dv gdze dv adydz oraz u y z c b m y z dydz bc Zatem Możemy zmeć grace całkoaa óczas c b c b c 3 m m b z b 4 y z dydz 4 dz bc bc 4 0 0 0 Ostatecze 3 3 m b c bc 1 4 b c bc 48 48 1 (13a) W podoby sposób możemy otrzymać yrażea a momety bezładośc graastosłupa zględem os y z 1 y a c 1 (13b) oraz 1 z a b 1 (13c). Cel ćczea Celem ćczea jest yzaczee mometu bezładośc brył kształce prostopadłoścau dla doole ybraej os obrotu. Pomary przeproadzoe dla kerukó zdłuż os głóych możemy zeryfkoać, posługując sę zoram (13a,b,c), atomast przypadku doolej os, posługując sę zorem uzględającym tz. kosusy kerukoe daej os obrotu cos cos cos yy zz (14) 5

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych gdze, - kąty określające położee os obrotu zględem os, y z (lub a, b c). Dla przykładu kosusy kerukoe os przechodzących zdłuż głóych przekątych prostopadłoścau yoszą: cos cos cos a a b c b a b c c a b c (15) V. Zasada pomaru W pomarze ykorzystujemy ahadło skręte (torsyje), którego stotą częścą jest zamocoaa a stosukoo sztyych drutach ramka. Ramka zaopatrzoa jest odpoede pokrętła śruboe, a bryły - zorcoa badae - posadają odpoede otory; dzęk czemu możle jest dogode stable mocoae brył ramce. Najper praamy drgae ramkę eobcążoą bryłą. Nech okres drgań yos tym razem T 0. Określoy jest o zależoścą T0 0 D (16) gdze: 0 - momet bezładośc eobcążoej ramk, D - momet kerujący ahadła. Następe umeszczamy ramce bryłę foremą o zaym momece bezładośc tak obcążoą ramkę praamy drgaa, których okres ozaczamy przez T. Możemy apsać T D 0 (17) Podosząc róaa (16) (17) do kadratu, a astępe odejmując stroam, oblczamy momet kerujący D 4 0 D T T (18) Teraz yjmujemy z ramk bryłę o zaym momece bezładośc, a umeszczamy a m bryłę o szukaym momece bezładośc. W tym przypadku okres drgań ozaczamy jako T. Występuje o róau T 0 D (19) 6

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych Odejmując od sebe stroam po podeseu do kadratu róań (16) (17) oraz podstaając do róaa (17) artość D, otrzymujemy T T T0 T0 (0) V. Zesta pomaroy Zesta pomaroy zaera obcążk o astępujących parametrach: 1. alec ykorzystyay jako bryła zorcoa: masa alca - 1,175 kg promeń alca - 0,05 m. baday obcążk : masa obcążka - 1,96 kg ymary obcążka - 0,05 m 0,05 m 0,1 m 3. baday obcążk : masa obcążka - 1,884 kg ymary obcążka - 0,04 m 0,06 m 0,1 m V. Przebeg ćczea 1. Włączyć szur secoy układu pomaroego do sec zaslającej.. Wcsąć przycsk СЕТЬ (SEĆ), kotrolując, czy szystke skaźk merkó skazują cyfrę zero, a także czy śec sę żaróka czujka fotoelektryczego. 3. Elektromages ustać zadaym położeu (p. 5 ) a płyce ustalć jego położee, dokręcając akrętkę. 4. Skręcając ramkę przyrządu, zblżyć jej ysęgk do elektromagesu tak, aby jego dzałae ustalło położee perote ramk. 5. Nacsąć przycsk ПУСК (START); co spooduje uolee ysęgka ramk rozpoczęce drgań. 6. Następe acsąć przycsk (ZERO), co spooduje rozpoczęce pomaru. 7. Po alczeu przez merk co ajmej s = 9 drgań skrętych acsąć klasz СТОП (STOP). Układ zakończy pomar czasu t dla = s + 1 drgań. 8. Oblczyć okres drgań ahadła skrętego ze zoru: 7

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych t T (1) gdze: T - okres drgań skrętych ahadła; t - czas drgań; - lczba drgań. 9. W ramce przyrządu umocoać bryłę zorcoą (alec). UWAGA: Należy czyość tę ykoyać bardzo ostroże, aby e uszkodzć drutu staloego ahadła, a którym podeszoa jest ramka przyrządu. W celu łożea lub ymay obcążka ystarczy poluzoać de akrętk ruchomej poprzeczk ramk, odsuając lub dosuając poprzeczkę pożądae położee. 10. Potórzyć czyośc od puktu 5 do 8. 11. Pomary przeproadzć dla pozostałych dóch obcążkó dla różych ustaeń os. Zaleca sę zastosoać zasadę symbolk (ozaczaa) os obrotu zlustroaą a rysuku. tak p.: oś obrotu róoległą do kraędz a przechodzącą przez środk śca o kraędzach b c (dla zamocoaa otorach zajdujących sę środkach tych śca) ozaczyć symbolem a, a momet bez-ładośc zględem tej os obrotu jako a. Aalogcze postępujemy dla mometó bezładośc b, c. Oś obrotu odpoadającą zamocoau środkach kraędz a, tz. oś, której oretacja pokrya sę z oretacją przekątej przekroju osoego o ymarach b c ozaczyć symbolem bc odpoed momet bezładośc jako bc. 8

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych Rys.. lustracja zasady ozaczaa os obrotu odeseu do kraędz prostopadłoścau 9

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych V. Tabela pomaroa Masa Momet Momet Wymary Lczba Czas Okres Rodzaj obcąż Oś bezładośc bezładośc obcążka drgań drgań drgań obcążka ka obrotu yzaczoy oblczoy abc [m] t [s] T [s] m [kg] eksp. [kgm ] obl. [kgm ] Ramka ----------- ------------- ------- ----------------------------------- ----------------------------------- Walec 1,175 r = 0,05 ------- ----------------------------------- 1,96 0,05 0,05 0,1 1,884 0,04 0,06 0,1 a c ac aa aac a b c ac bc ab abc 1 Bryłą o zaym momece bezładośc jest alec, którego momet bezładośc oblczoy dla keruku os zdłuż ysokośc yos mr. 10

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych V. Opracoae ćczea 1. Oblczyć momet bezładośc bryły zorcoej (alca) ze zoru 1 mr. Momet bezładośc yzaczoy eksperymetale : a) Oblczyć yzaczoy momet bezładośc brył ze zoru T T T0 T0 gdze: T 0 - okres drgań ramk, T - okres drgań badaej bryły, T - okres drgań bryły zorcoej (alca), - momet bezładośc bryły zorcoej. Wyk psać do tabel. b) Dla jedego ybraego przypadku oblczyć błędy bezzględy zględy mometu bezładośc. 3. Oblczyć momet bezładośc teoretyczy obl zględem różych os obrotu z zachoaem astępujących zasad a) Momet bezładośc prostopadłoścau o mase m kraędzach a, b c zględem os róoległej do kraędz a przechodzącej przez środk śca o kraędzach b c - perszy z tz. głóych mometó bezładośc oblczamy ze zoru Podobe: 1 mb c 1 a, obl () 1 ma c 1 b, obl (3) 1 ma b 1 c, obl (4) b) Momet bezładośc bryły zględem doole ybraej os przechodzącej przez środek bryły oblczyć ze zoru cos cos cos (5) obl a b c gdze:,, są głóym mometam bezładośc,,, to kąty, jake torzy oś obrotu a b c z kerukam głóym, tj. osam a, b, c. 4. Poróać momet bezładośc yzaczoy teoretyczy. 5. Przeproadzć dyskusję uzyskaych ykó. 11

Ćczee M-4: Wyzaczae mometu bezładośc brył za pomocą drgań skrętych Lteratura 1. Respodosk R., Laboratorum z fzyk, Wydacto Poltechk Śląskej, Glce 1999.. Szczeosk S., Fzyka dośadczala, cz. 1, Mechaka akustyka, PWN, Warszaa 1980. 3. Szydłosk H., Pracoa fzycza spomagaa komputerem, Wydacto Naukoe PWN, Warszaa 003. 4. Wróblesk A.K., Zakrzesk J.A., Wstęp do fzyk, PWN, Warszaa 1989. 1