![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Вводное занятие
- •1. Случайные и систематические погрешности. Меры погрешности
- •2. Оценка случайных погрешностей прямых многократных измерений
- •3. Математическая обработка результатов прямых многократных измерений
- •4. Оценка погрешностей прямого однократного измерения и косвенных измерений
- •5. Предварительная подготовка к выполнению лабораторных работ
- •6. Оформление протокола лабораторной работы
- •7. Построение графиков
- •8. Задание к вводному занятию
- •9. Контрольные вопросы к вводному занятию
- •Литература
- •Лабораторная работа № 1 измерение времени соударения упругих тел
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Зависимость времени соударения от размера шаров
- •3. Задания
- •4. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 2 измерение начальной скорости пули с помощью баллистического маятника
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Измерение скорости пули
- •3. Зависимость скорости пули от ее массы
- •4. Оценка стандартного отклонения величины
- •5. Задания
- •6. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 3 изучение вращательного движения маятника обербека
- •1. Описание установки и эксперимента
- •2. Зависимость углового ускорения маятника от массы ускоряющего груза
- •3. Измерение углового ускорения
- •4. Задания
- •5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 4 определение момента инерции маятника обербека
- •1. Зависимость момента инерции маятника от расстояния грузов до оси вращения
- •2. Измерение момента инерции маятника
- •3. Оценка стандартного отклонения момента инерции
- •4. Задания
- •5. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 5 определение отношения теплоемкостей методом клемана и дезорма
- •1. Описание метода Клемана и Дезорма
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Измерение
- •4. Оценка стандартного отклонения величины γ
- •5. Теоретическое значение
- •6. Задания
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 6 определение коэффициента внутреннего трения (вязкости) жидкости по методу стокса
- •1. Теория эксперимента
- •2. Задания
- •3. Описание эксперимента
- •4. Задание к работе
- •6 30092, Г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
4. Оценка стандартного отклонения величины γ
Оценка
стандартного отклонения
величины
может быть произведена по формуле (12)
вводного занятия, которая применяется
при косвенных измерениях. Стандартное
отклонение прямых измерений
и
,
а также
и
по шкалеU-образной трубки
примем равным 1 мм:
мм. Тогда по формуле (12) вводного занятия
получаем:
.
Совершенно аналогично получается, что
.
Поскольку стандартные отклонения
и
одинаковы, введём обозначение:
.
Перейдём
теперь к вычислению стандартного
отклонения измеряемого значения величины
.
Значение
получается в процессе косвенного
измерения. Следовательно, вновь применяем
формулу (12) вводного занятия. При этом
получаем:
. (8)
5. Теоретическое значение
В
молекулярно-кинетической теории методами
статистической физики доказывается
теорема о равном распределении энергии
по степеням свободы идеального газа.
Из этой теоремы следует, что средняя
энергия, приходящаяся на каждую степень
свободы поступательного и вращательного
движения молекулы, равна
,
а на каждую «колебательную» степень
свободы –
,
где
– постоянная Больцмана, а
– абсолютная температура газа. Отсюда
полная внутренняя энергия 1-го моля
идеального газа
,
где
– сумма числа степеней свободы
поступательного, вращательного движений
и удвоенного числа «колебательных»
степеней свободы. Следовательно, молярная
теплоёмкость при постоянном объёме
есть
,
где
– универсальная газовая постоянная.
Из
соотношения Майера молярная теплоёмкость
при постоянном давлении
.
Поэтому
для показателя адиабаты
имеем:
. (9)
Если
в качестве модели молекулы идеального
газа рассматривать две материальные
точки (молекулы
,
– двухатомные), расстояние между которыми
строго фиксированно (такую модель
называют молекулой с жёсткой связью
атомов), то получается, что
,
а
.
Если же в качестве модели молекулы газа
рассматривать две материальные точки,
упруго связанные между собой (модель с
упругой связью), то дополнительно
появляется ещё и «колебательная» степень
свободы, поэтому для такой модели
,
а
.
Полученное
экспериментально значение
необходимо сравнить с теоретическим,
для того чтобы ответить на вопрос: какая
модель точнее описывает поведение
молекул газа в нашем эксперименте? Ответ
на этот вопрос можно сформулировать в
виде вывода из проделанной работы.
6. Задания
Измерьте
три раза.
Рассчитайте оценку значения
стандартного отклонения величины
.
Сравните полученное экспериментально значение
с теоретическими, сделайте соответствующие выводы.
Контрольные вопросы
Что будете определять в данной работе? Что Вы ожидаете получить?
Что такое
?
Что называется молярной теплоемкостью и почему она зависит от условий нагревания?
Что называется удельной теплоемкостью и как она связана с молярной?
Какие изопроцессы используются для вывода расчетной формулы в данной работе? Запишите уравнения этих процессов.
Какова связь между давлениями в точках 2, 3, 4 графика на рис. 1?
Как можно использовать выражение (5) для нахождения
, если известны лишь показанияU-образного манометра в точках (2) и (4)?
При каких условиях
можно заменить на
?
Какую таблицу удобно заполнять при записи результатов прямых измерений и последующих расчётов?
Как в данной работе Вы будете оценивать случайные отклонения величины
?
Согласуется ли полученное Вами значение
с теоретическим? Что это означает?
Выполняется ли в данной работе условие
?