- •Механика и молекулярная физика
- •Содержание
- •Раздел 1. Подготовка, выполненИе и оформление отчета по лабораторнЫм рабоТам Подготовка к лабораторному практикуму
- •Правила выполнения и оформления лабораторных работ
- •Раздел 2. Обработка результатов измерений Виды измерений
- •Классификация ошибок
- •Обработка результатов прямого измерения
- •Округление результатов
- •Обработка результатов косвенного измерения
- •Метод наименьших квадратов
- •Раздел 3. Лабораторные работы по механике и молекулярНой физиКе Лабораторная работа № 1
- •Лабораторная работа № 2
- •Лабораторная работа № 3
- •3.2.1. Ускорение силы тяжести
- •3.2.2. Описание установки
- •Лабораторная работа № 4
- •4.2.1. Основное уравнение динамики вращательного движения, момент силы, момент инерции
- •4.2.2. Маятник Обербека
- •4.4.1. Проверка зависимости углового ускорения от момента силы при постоянном моменте инерции
- •4.4.2. Проверка зависимости момента инерции грузов от расстояния до оси вращения
- •4.5.1. Определение момента инерции маятника
- •4.5.2. Определение момента инерции груза
- •Лабораторная работа № 5
- •5.2.1. Математический маятник
- •5.2.2. Физический маятник
- •5.2.3. Описание лабораторной установки
- •5.4.1. Определение ускорения свободного падения при помощи математического маятника
- •5.4.2. Определение момента инерции физического маятника
- •5.4.3. Определение момента инерции физического маятника в зависимости от распределения массы
- •5.5.1. Определение погрешности ускорения свободного падения
- •5.5.2. Расчет момента инерции физического маятника
- •5.5.3. Расчет момента инерции физического маятника в зависимости от распределения массы
- •Лабораторная работа № 6
- •6.2.1. Закон Гука
- •6.2.2. Описание лабораторной установки
- •Лабораторная работа № 7
- •7.2.1. Теплоемкость, коэффициент Пуассона
- •7.2.2. Описание и теория метода
- •Лабораторная работа № 8
- •8.2.1. Затухающие колебания. Внутреннее трение
- •8.2.2. Описание установки
- •8.4.1. Определение постоянной прибора с
- •8.4.2. Определение вязкости исследуемой жидкости
- •8.5.1. Погрешность определения постоянной прибора с
- •8.5.2. Определение вязкости исследуемой жидкости
- •Приложения
- •Список Литературы
- •Учебно-методическое издание
- •Лицензия на издательскую деятельность
8.5.1. Погрешность определения постоянной прибора с
1. Рассчитать средние значения числа и времени колебания крутильного маятника в воде и в воздухе.
2. Определить логарифмический декремент затухания в воздухе по формуле
.
3. Определить период колебаний по формуле .
4. Определить логарифмический декремент затухания в воде по формуле
.
5. По формуле (4) рассчитать постоянную прибора .
6. Т.к. постоянная прибора С – косвенное измерение, а nв, n0, Tв – прямое, то для начала необходимо определить погрешности прямого измерения, а именно, случайные и систематические погрешности измерений nв, n0, Tв. Для этого вычислить случайные погрешности , ,i-го измерения, а затем их квадраты. Результаты вычислений занести в таблицу 26. Просуммировать каждый столбец с результатами в таблице 26 и записать сумму каждого столбца в строку .
Таблица 26. Оценки случайных величин
№ |
n0 |
|
|
nв |
|
|
t, c |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Найти среднеквадратичные ошибки среднего арифметического ,используя данные из таблицы 26 [см. разд. 2 формула (7)].
8. Найти доверительные интервалы ,,задав коэффициент Стьюдентадля надежностии числа измеренийиз таблицы 29 [см. разд. 2 формула (9)].
9. Вычислить абсолютную погрешность постоянной прибора случайной величины по формуле
.
10. Определить систематическую погрешность t прибора при измерении времени той или иной величины (половина цены деления шкалы инструмента). Для числа колебаний nв и n0 взять nв = 0.5, n0 = 0.5.
11. Вычислить абсолютную погрешность постоянной прибора систематической величины по формуле
.
12. Вычислить абсолютную погрешность постоянной прибора по формуле
,
а также её относительную погрешность . Результат занести в таблицу 24.
13. Окончательный результат записать в виде
при ,.
8.5.2. Определение вязкости исследуемой жидкости
1. Рассчитать средние значения времени и числа колебаний крутильного маятника в исследуемой жидкости.
2. Определить период колебаний по формуле .
3. Определить логарифмический декремент затухания в исследуемой жидкости по формуле
.
3. По формуле (3) рассчитать коэффициент вязкости , где n0 использовать из первого задания.
4. Т.к. вязкость – косвенное измерение, а n и t – прямое, то для начала необходимо определить погрешности прямого измерения, а именно, случайные и систематические погрешности измерений n и t. Для этого вычислить случайные погрешности и i-го измерения, а затем их квадраты. Результаты вычислений занести в таблицу 27. Просуммировать каждый столбец с результатами в таблице 27 и записать сумму каждого столбца в строку .
Таблица 27. Оценки случайных величин
№ |
t, c |
|
|
n |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Найти среднеквадратичные ошибки среднего арифметического ииспользуя данные из таблицы 27 [см. разд. 2 формула (7)].
6. Найти доверительные интервалы ,задав коэффициент Стьюдентадля надежностииз таблицы 29 [см. разд. 2 формула (9)].
7. Вычислить абсолютную погрешность измерения случайной величины по формуле
.
8. Определить систематическую погрешность t прибора при измерении времени той или иной величины (половина цены деления шкалы инструмента). Для числа колебаний n взять n = 0.5.
9. Вычислить абсолютную погрешность измерения систематической величины по формуле
.
10. Вычислить абсолютную погрешность вязкости по формуле
,
а также её относительную погрешность . Результат занести в таблицу 25.
10. Окончательный результат записать в виде
при ,.
Контрольные вопросы
1. От каких величин зависит значение силы трения?
2. Что выражает градиент скорости?
3. Каков физический смысл коэффициента внутреннего трения?
4. Чем отличается дифференциальное уравнение свободных колебаний от дифференциального уравнения затухающих колебаний?
5. Что такое логарифмический декремент затухания?
6. Что называется кинематической вязкостью жидкости? Какова её связь с динамической вязкостью?
7. Каков физический смысл коэффициента затухания среды?
8. Запишите формулу Стокса для силы трения, действующая на сферические объекты в вязкой жидкости. Для каких случаев она справедлива?
9. Какое движение называется ламинарным, турбулентным?
10. В чем заключается физический смысл числа Рейнольдса?
11. Запишите формулу Пуазейля для ламинарного течения вязкой жидкости вдоль трубы.