G.U.N.T. Gerätebau GmbH P.O. Box 1125 D Barsbüttel Γερμάνια Τηλ: (040) Fax: (040)

Transcript

1 Εξοπλισμός για την εκπαίδευση στην εφαρμοσμένη μηχανική Εγχειρίδιο Οδηγιών HM Συσκευή για μέτρηση της δύναμης πρόσκρουσης G.U.N.T. Gerätebau GmbH P.O. Box 1125 D Barsbüttel Γερμάνια Τηλ: (040) Fax: (040)

2 Εγχειρίδιο Οδηγιών

3 Πίνακας περιεχομένων 1. Περιγραφή μονάδας 1 2. Προετοιμασία και εκτέλεση του πειράματος Μέτρηση της θεωρητικής δύναμης πρόσκρουσης Σε επίπεδη επιφάνεια Σε ημισφαίριο Σε επικλινής επιφάνεια Σε κώνο Αποτελέσματα των μετρήσεων Μετρήσεις για την επίπεδη επιφάνεια Μετρήσεις για το ημισφαίριο Μετρήσεις για την επικλινής επιφάνεια Μετρήσεις για τον κώνο Αποτελέσματα Επίπεδη επιφάνεια Ημισφαίριο Επικλινής επιφάνεια Κώνος 8 6. Αξιολόγηση του πειράματος Σύγκριση της θεωρίας με το πείραμα Σύγκριση μεταξύ των τεσσάρων αντικειμένων 9 7. Τεχνικά στοιχειά.. 10

4 1.Περιγραφη μονάδας Η μονάδα είναι σχεδιασμένη για να μελετά την δύναμη πρόσκρουσης ροής υγρών πάνω σε στατικά αντικείμενα. Η δύναμη πρόσκρουσης προκαλείται από την ροή νερού. Αυτή μετριέται χρησιμοποιώντας κάποιο μηχανισμό και βαράκια. Οι δυνάμεις πρόσκρουσης ρυθμίζονται μέσω της ροής νερού. Το νερό προερχεται από την μονάδα HM 150 ή με κάποιο άλλο τρόπο από το εργαστήριο. Το ΗΜ 150 επιτρέπει μέσω του συστήματος του την ανακύκλωση του νερού. Η μονάδα αποτελείται από: Επίπεδη βάση (7) Εσωτερικό σύνδεσμο (8) Σύνδεση αγωγών (6) Δοχείο Perspex (5) Ακροφύσιο (4) Αντικείμενο προς εξέταση (3) Μηχανικός μοχλός (2) Θέση για βαράκια (1) Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα αντικείμενα προς εξέταση με αυτήν την συσκευή. Όπως: 1.Επίπεδη επιφάνεια 4.Κώνος 2.Ημισφαίριο 3.Επικλινής επιφάνεια 1

5 2. Προετοιμασία και εκτέλεση του πειράματος Προετοιμασία του πειράματος: Τοποθετείστε το HM150 έτσι ώστε το νερό να οδηγείται στον αποθηκευτικό χώρο Τοποθετείστε τον συνδετικό σωλήνα ανάμεσα στο HM150 και το σύστημα. Ανοίξτε το HM150 αποχετευτικό. Συναρμολογήστε το αντικείμενο προς εξέταση. Χαλαρώστε τις 3 βίδες [3] στο κάλυμμα [4]και μετακινήστε το κάλυμμα μαζί με τον μηχανικό μοχλό. Τοποθετήστε το κατάλληλο αντικείμενο. Μην ξεχάσετε να συσφίξετε την λαβή [2] στη ράβδο. Χρησιμοποιείστε την βίδα ρύθμισης[5] για να τοποθετήσετε τον δείκτη στο μηδέν. Όταν το κάνετε αυτό τοποθετείστε τα βαράκια στο σύστημα μέτρησης. Εφαρμοστέ το επιθυμητό βάρος. Κλείστε την βαλβίδα HM150 για το νερό. Ξεκινήστε την αντλία HM150. Κλείστε την βαλβίδα αποχέτευσης και έπειτα μετρείστε την ποσότητα της ροής. 2

6 3.Μέτρηση της θεωρητικής δύναμης πρόσκρουσης Η θεωρητική δύναμη πρόσκρουσης μπορεί να μετρηθεί από το θεώρημα γραμμικών ροπών. Η πυκνότητα του νερού είναι: 3

7 4

8 4. Αποτελέσματα μετρήσεων Οι τιμές για επίπεδες και επικλινείς επιφάνειες,ημισφαίρια και κώνους προβάλλονται στον πιο κάτω πίνακα. 4.1 Μετρήσεις για επίπεδη επιφάνεια. 4.2 Μετρήσεις για ημισφαίριο. 5

9 4.3 Μετρήσεις για επικλινή επιφάνεια. 4.4 Μετρήσεις για κώνους Η ταχύτητα w 1 μετριέται από την ποσότητα ροής του νερού και το εμβαδό του ακροφύσιου A D. Όπου: 6

10 Η διάμετρος του ακροφύσιου d=10mm=0.01m 5. Αποτελέσματα Οι μετρήσεις για αυτά τα 4 αντικείμενα είναι ως ακόλουθος: 5.1 Επίπεδη επιφάνεια. 5.2 Ημισφαίριο. 5.3 Επικλινής επιφάνεια 7

11 5.4 Κώνος 6.Αξιολόγηση πειράματος 6.1 Σύγκριση της Θεωρητικής και Πειραματικής δύναμης Η μέτρηση της δύναμης σύγκρουσης με το θεώρημα της ισορροπίας των ροπών συμπίπτει με τις μετρήσεις από τα πειράματα. Παράδειγμα για: 8

12 6.2 Σύγκριση των τεσσάρων αντικειμένων Τα 4 αντικείμενα έχουν διαφορετική γεωμετρία Για αυτό η ενεργεία της ροής του νερού χρησιμοποιείται διαφορετικά από κάθε αντικείμενο. Το πόσο μεγάλη είναι η διαφορά αυτή μπορεί να φανεί στην Ποσότητα του Νερού που απαιτείται για να σηκώσει το βάρος: Είναι φανερό ότι το ημισφαίριο χρησιμοποιεί την ενέργεια από την ροή του νερού περισσότερο από τα άλλα αντικείμενα και η επικλινής το λιγότερο. 9

13 7. Τεχνικά στοιχειά Perspex κύλινδρος: Διάμετρος: 200 mm Υψος: 340 mm Βαράκια: 4 pc. of 0.2 N 3 pc. of 0.3 N 2 pc. of 1 N 2 pc. of 2 N 2 pc. of 5 N Ρυθμός ροής: max 45 ltr/min Κυρίες διαστάσεις: Μήκος: 400 mm Πλάτος: 400 mm Υψος: περίπου 875 mm Βάρος: περίπου 23 kg 10