- •Департамент образования и науки
- •Введение
- •Математическая обработка результатов измерений и представление экспериментальных данных
- •1. Погрешности результатов измерений
- •2. Оценка точности прямых многократных измерений
- •3. Оценка точности косвенных измерений
- •4. Правила округления погрешностей
- •5. Графическое представление результатов
- •6. Выполнение работы и оформление отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 1 измерение линейных величин и объемов тел правильной геометрической формы
- •Измерительные приборы
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 изучение законов сохранения импульса и энергии при столкновении шаров
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 изучение плоского движения твердого тела
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение основного уравнения динамики вращательного движения на маятнике обербека
- •Теоретическая часть
- •Постановка экспериментальной задачи
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 определение коэффициентов трения качения и трения скольжения методом наклонного маятника
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка установки к работе
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 определение момента инерции маятника максвелла
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 определение модуля юнга и модуля сдвига сплавов
- •Теоретическая часть
- •Определение модуля Юнга методом изгиба
- •Определение модуля сдвига с помощью пружинного маятника и растяжения пружины
- •Описание экспериментальной установки
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 математический и физический маятники
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика экспериментов и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование прямолинейного поступательного движения в поле сил тяжести на машине атвуда
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Принцип работы экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка установки к работе
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение скорости пули с помощью крутильного баллистического маятника
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 гироскоп
- •Теоретическая часть
- •О Рис.12.2.Писание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Отчет по лабораторной работе № 1 измерение линейных величин и объемов тел правильной геометрической формы
- •Список литературы
- •Содержание
- •Александр Геннадьевич Заводовский,
О Рис.12.2.Писание экспериментальной установки
Установка
представлена на рис.12.3 и включает в свой
состав: основание
1; корпус 2 с узлом подшипников, в котором
установлен вал с коллектором;
вилку 3, закрепленную на валу и
предназначенную для крепления
гироскопической системы; гироскопическую
систему; лимб
4; фотодатчики 5 и 6.
Основание
1 снабжено тремя регулируемыми опорами
7 и винтом-барашком
8 для фиксации корпуса 2.
Лимб
4 предназначен для определения угла
поворота гироскопической
системы во в
Рис.12.3.
Фотодатчик 6 предназначен для выдачи сигналов при измерении скорости вращения маховика гироскопа. Установка работает от блока управления. Блок управления вырабатывает питающие напряжения и сигналы управления установкой.
Левое табло показывает частоту вращения маховика 10 гироскопа и после включения индицирует начальную частоту. Правое табло индицирует время поворота гироскопа вокруг вертикальной оси на 90 градусов. После включения блока табло может не показывать числовое значение времени. Первое значение времени, за которое гироскоп поворачивается на 90 градусов, появляется после прохождения двух прорезей лимба 4 через фотодатчик 5. Сброс значения времени происходит с началом индикации следующих 90 градусов. Управление скоростью маховика 10 производится кнопками «+» и «-». При этом, при нажатой какой-нибудь кнопке левое табло показывает установленное значение скорости, а при отпущенных кнопках – реальное значение скорости.
Методика эксперимента и обработка результатов
До начала измерений следует ознакомиться с установкой, установить ее горизонтально по имеющемуся уровню.
Задание 1: определение угловой скорости прецессии гироскопа.
1. Передвигая противовес 12, добиться того, чтобы гироскопическая система находилась в положении равновесия. С помощью штангенциркуля измерить расстояние от конца стержня 11 до ближайшей плоскости противовеса. Нажать кнопку «СЕТЬ» блока. При этом должно включиться табло индикации. При помощи кнопки «+» установить скорость вращения маховика гироскопа 50 Гц (левое табло). Убедиться в отсутствии прецессии.
2. Выключить блок и сместить противовес так, чтобы расстояние от конца стержня 11 до ближайшей плоскости противовеса составило около 10 мм. С помощью штангенциркуля измерить расстояние . Определить момент внешней силы:
, (12.9)
где - масса противовеса.
3. Нажать кнопку «СЕТЬ» блока. При помощи кнопки «+» установить частоту вращения маховика гироскопа 4042 Гц и рассчитатьугловую скорость его вращения (рад/с). Отпустить рычаг 11 и наблюдать прецессию гироскопа, зафиксировать направление вращения. Затем повернуть гироскопическую систему так, чтобы указатель угла поворота гироскопа показывал на 0 град. (при этом рукой удерживать стержень с противовесом в горизонтальном положении). Далее повернуть гироскопическую систему на 10 град. в сторону, противоположную вращению прецессирующего гироскопа. Отпустить стержень с противовесом. При помощи правого табло блока определить время поворота прецессирующего гироскопа на угол 90 градусов. Угловую скорость прецессии найти по формуле:
. (12.10)
4. Угловую скорость прецессии определить не менее пяти раз при одном и том же положении противовеса 12 и одинаковых частотах вращения гироскопа. Однако, частота вращения гироскопа во время проведения опыта немного меняется, и это изменение (уплывание) частоты происходит случайным неконтролируемым образом. Поэтому обработку результатов всех измерений следует производить в соответствии с теорией погрешностей измерений.
5. Вычисленные по формулам (12.9) и (12.10) значения иподставить в формулу (12.8) и найти момент импульсагироскопа.
6. Используя полученное значение момента импульса гироскопа и угловой скорости его вращения, найти момент инерции гироскопа:
. (12.11)
Задание 2: измерение момента импульса гироскопа при неизменной частоте вращения и различных значениях момента внешней силы.
Убедиться, что независимо от положения груза , в пределах систематической погрешности получатся одинаковые значения момента импульса гироскопа. Для этого следует повторить задание 1 при нескольких различных положениях груза, заданных преподавателем. Найти среднее значение момента импульса и его погрешность. Сделать вывод относительно закона сохранения момента импульса.
Задание 3: измерение момента инерции гироскопа.
Убедиться, что независимо от частоты вращения гироскопа , в пределах систематической погрешности получатся одинаковые значения его момента инерции. Для этого следует повторить задание 1 при нескольких различных частотах вращения гироскопа, заданных преподавателем. Найти среднее значение момента инерции и его погрешность.