1. Určenie tiažového zrýchlenia reverzným kyvadlom

Σχετικά έγγραφα
URČENIE MOMENTU ZOTRVAČNOSTI FYZIKÁLNEHO KYVADLA

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

DOMÁCE ZADANIE 1 - PRÍKLAD č. 2

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

,Zohrievanie vody indukčným varičom bez pokrievky,

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ M A T E M A T I K A

Ústav aplikovanej mechaniky a mechatroniky, SjF STU Bratislava;

Riadenie elektrizačných sústav

Matematický model robota s diferenciálnym kolesovým podvozkom

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

Laboratórna úloha č. 24. Magnetický moment tyčového magnetu

Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

Komplexné čísla, Diskrétna Fourierova transformácia 1

Kontrolné otázky z jednotiek fyzikálnych veličín

Obvod a obsah štvoruholníka

Ekvačná a kvantifikačná logika

Laboratórna úloha č. 4. Matematické kyvadlo

η = 1,0-(f ck -50)/200 pre 50 < f ck 90 MPa

Model redistribúcie krvi

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.2. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

ZADANIE 1_ ÚLOHA 3_Všeobecná rovinná silová sústava ZADANIE 1 _ ÚLOHA 3

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

3 Kinematika hmotného bodu

7 Derivácia funkcie. 7.1 Motivácia k derivácii

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

Kmitavý pohyb telesa zaveseného na pružine (Aktivity súvisiace s kmitaním uskutočnené pomocou programu Coach 6) Michal Kriško FMFI UK

Matematika 2. časť: Analytická geometria

Priezvisko: Ročník: Katedra chemickej fyziky. Krúžok: Meno: Dátum cvičenia: Dvojica:

ÚLOHA Č.8 ODCHÝLKY TVARU A POLOHY MERANIE PRIAMOSTI A KOLMOSTI

6 Limita funkcie. 6.1 Myšlienka limity, interval bez bodu

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE. Chemickotechnologická fakulta. Doc. RNDr. Viliam Laurinc, CSc. a kolektív FYZIKA I

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

Pevné ložiská. Voľné ložiská

doc. Ing. František Palčák, PhD., Ústav aplikovanej mechaniky a mechatroniky, Strojnícka fakulta STU v Bratislave,

RIEŠENIE WHEATSONOVHO MOSTÍKA

21. Planckova konštanta Autor pôvodného textu: Ondrej Foltin

PRIEMER DROTU d = 0,4-6,3 mm

Meranie tiažového zrýchlenia PaedDr. Klára Velmovská, PhD. Katedra teoretickej fyziky a didaktiky fyziky, FMFI UK, Bratislava

M O N I T O R 2004 pilotné testovanie maturantov MONITOR Fyzika I. oddiel

2 Chyby a neistoty merania, zápis výsledku merania

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.7. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

Meranie na jednofázovom transformátore

FYZIKA DUSˇAN OLCˇA K - ZUZANA GIBOVA - OL GA FRICˇOVA Aprı l 2006

Kinematika hmotného bodu

1 Prevod miestneho stredného slnečného času LMT 1 na iný miestny stredný slnečný čas LMT 2

1 Meranie dĺžky posuvným meradlom a mikrometrom Meranie hustoty tuhej látky Meranie veľkosti zrýchlenia priamočiareho pohybu 23

Jednotkový koreň (unit root), diferencovanie časového radu, unit root testy

Súčtové vzorce. cos (α + β) = cos α.cos β sin α.sin β cos (α β) = cos α.cos β + sin α.sin β. tg (α β) = cotg (α β) =.

STRIEDAVÝ PRÚD - PRÍKLADY

Laboratórna úloha č Výstupná práca fotokatódy, Planckova konštanta

10 Kmitanie Harmonický pohyb

1. písomná práca z matematiky Skupina A

Súradnicová sústava (karteziánska)

4 Regulačné diagramy na reguláciu meraním

5 Trecie sily. 5.1 Šmykové trenie

PREHĽAD ZÁKLADNÝCH VZORCOV A VZŤAHOV ZO STREDOŠKOLSKEJ MATEMATIKY. Pomôcka pre prípravný kurz

M8 Model "Valcová a kužeľová nádrž v sérií bez interakcie"

MIDTERM (A) riešenia a bodovanie

MERANIE OSCILOSKOPOM Ing. Alexander Szanyi

Život vedca krajší od vysnívaného... s prírodou na hladine α R-P-R

Meno: Teória Tabuľka Výpočet Zaokrúhľovanie Záver Graf Meranie

Funkcie - základné pojmy

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Laboratórna úloha č. 8. Koeficient teplotnej rozpínavosti vzduchu

7 Striedavé elektrické prúdy

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

8 VLASTNOSTI VZDUCHU CIEĽ LABORATÓRNEHO CVIČENIA ÚLOHY LABORATÓRNEHO CVIČENIA TEORETICKÝ ÚVOD LABORATÓRNE CVIČENIA Z VLASTNOSTÍ LÁTOK

AerobTec Altis Micro

Mechanika hmotného bodu

Tematický výchovno - vzdelávací plán

Základné poznatky molekulovej fyziky a termodynamiky

MOSTÍKOVÁ METÓDA 1.ÚLOHA: 2.OPIS MERANÉHO PREDMETU: 3.TEORETICKÝ ROZBOR: 4.SCHÉMA ZAPOJENIA:

Goniometrické substitúcie

23. Zhodné zobrazenia

Úvod do lineárnej algebry. Monika Molnárová Prednášky

Škola pre mimoriadne nadané deti a Gymnázium. Teória 2 Mechanika hmotného bodu 2.1 Kinematika

GYMNÁZIUM V ŽILINE, HLINSKÁ 29 ALTERNATÍVNA ZBIERKA ÚLOH Z FYZIKY PRE 1. ROČNÍK. Spracovali: Mgr. Andrea Bednárová, PhD., Mgr.

Elektrický prúd I MH PQRåVWYR HOHNWULFNpKR QiERMD NWRUp SUHMGH SULHUH]RP YRGLþD ]D. dq I = dt

Laboratórna úloha č. 21. Chvenie struny

Riadenie zásobníkov kvapaliny

Laboratórna práca č.1. Meranie dĺžky telesa. Úloha : Odmerajte priemer a výšku valcového telesa posúvnym meradlom s nóniom

Obsah. 1.1 Reálne čísla a ich základné vlastnosti Komplexné čísla... 8

x x x2 n

Pohyb vozíka. A. Pohyb vďaka tiaži závažia. V tomto prípade sila, ktorá spôsobuje rovnomerne zrýchlený pohyb vozíka je rovná tiaži závažia: F = G zav.

MERANIE NA TRANSFORMÁTORE Elektrické stroje / Externé štúdium

3. prednáška. Komplexné čísla

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.5. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

Dijagrami: Greda i konzola. Prosta greda. II. Dijagrami unutarnjih sila. 2. Popre nih sila TZ 3. Momenata savijanja My. 1. Uzdužnih sila N. 11.

Tomáš Madaras Prvočísla

Motivácia pojmu derivácia

[ v 0 = at r + (at r ) 2 + 2as = 16,76 m/s ]

Transcript:

1. Určenie tiažového zrýchlenia reverzným kyvalom Autor pôvoného textu: ozef Lasz Úloha: V mieste fyzikálneho laboratória experimentálne určiť veľkosť tiažového zrýchlenia Teoretický úvo Kažé teleso upevnené tak, že sa môže otáčať okolo voorovnej osi neprecházajúcej jeho ťažiskom, sa môže považovať za fyzikálne kyvalo. Kyvalo je v rovnovážnej polohe, ak jeho ťažisko je v najnižšej polohe, tea ak leží na zvislej priamke precházajúcej osou otáčania. Pri vychýlení kyvala z rovnovážnej polohy o uhol ϕ, začne naň pôsobiť moment M tiažovej sily: M = r mg = (-η) rmg sin ϕ, (1.1) ke g je vektor tiažového zrýchlenia, η jenotkový vektor zvolený tak, že smeruje pre rovinu papiera, ale poľa obrázku vektor reprezentujúci moment sily smeruje za os rovinu papiera. Preto vo vzťahu (1.1) M = r mg = (-η) rmg sin ϕ r vystupuje znamienko mínus. Moment ϕ sily vracia kyvalo o rovnovážnej polohy. ťažisko M η. mg Obr. 1.1 Pohybová rovnica telesa ktoré sa môže otáčať okolo pevnej osi, tea aj fyzikálneho kyvala, má tvar: M = α, (1.) ke je moment zotrvačnosti kyvala vzhľaom na anú os, M moment sily vzhľaom na tú istú os a α je vektor uhlového zrýchlenia kyvala. Uhlové zrýchlenie α sa rovná ruhej erivácii vektora ϕ = ϕ η, prestavujúceho výchylku kyvala ako vektorovú veličinu: ϕ α = η. (1.3) t Po osaení vzťahov (1.1) a (1.3) o pohybovej rovnice (1.) ostaneme výsleok ϕ η = rmg sin ϕ η. (1.4) t Skalárny tvar tejto rovnice, ktorý získame ostránením jenotkového vektora, po menšej úprave je nasleujúci: ϕ rmg + sinϕ = 0. (1.5) t Nájsť riešenie tejto iferenciálnej rovnice znamená nájsť závislosť uhlovej súranice ϕ o času. Pri kmitavom pohybe kyvala sa súranica ϕ perioicky mení o maximálnej klanej honoty cez nulovú až po minimálnu zápornú. V krajnej polohe sa zastaví a maximálnu

uhlovú rýchlosť osahuje pri prechoe rovnovážnou polohou. Závislosť výchylky o času sa poobá funkcii sínus (resp. kosínus). Takéto jenouché riešenie v tvare funkcie sínus je celkom správne iba v prípae veľmi malých výchyliek. Pri malých výchylkách možno funkciu sinϕ s ostatočnou presnosťou nahraiť uhlovou súranicou ϕ vyjarenou v raiánoch. Diferenciálna rovnica pre malé výchylky má potom tvar: ϕ + ϕ = 0. (1.6) t e to tvar zhoný s tvarom iferenciálnej rovnice harmonického oscilátora. Exaktným riešením takejto iferenciálnej rovnice je nasleujúca časová závislosť uhlovej súranice: ( ) o sin ϕ t = ϕ t, (1.7) ke ϕ o je amplitúa, čiže maximálna uhlová výchylka kyvala, meraná v raiánoch. Z tohto riešenia vyplýva, že uhlová frekvencia ω kmitavého pohybu sa vyjaruje vzťahom: ω =. (1.8) Mezi obou kmitu T a uhlovou frekvenciou ω platí vzťah ωt = π, takže oba kmitu fyzikálneho kyvala je vyjarená vzťahom: T = π. (1.9) V tomto vzťahu vystupuje moment zotrvačnosti kyvala, hmotnosť kyvala m, tiažové zrýchlenie g a vzialenosť r ťažiska o (voorovnej) osi otáčania. Metóa merania Na meranie tiažového zrýchlenia využijeme tzv. reverzné kyvalo. Toto kyvalo pozostáva z kovovej tyče s vomi rovnobežnými závesmi, prestavujúcimi osi otáčania, a zo závažia Z, ktoré sa na konci tyče môže posúvať (mení sa vzialenosť ). Osi otáčania sú umiestnené v nerovnakých vzialenostiach o ťažiska tyče so závažím. Posúvaním závažia sa posúva poloha ťažiska celej sústavy. Ak kyvalo kmitá okolo osi O 1, pre uhlovú frekvenciu platí vzťah O 1 r 1 1 ω 1 =, (1.10) 1 ke poľa Steinerovej vety 1 = o + mr 1. Po preklopení kyvala, t.j. keď o hornej polohy áme os O, pre uhlovú frekvenciu kmitov T r okolo tejto osi platí vzťah O ω =, (1.11), Z v ktorom = o + mr. Veličina o je moment zotrvačnosti tyče Obr. 1. so závažím vzhľaom na os precházajúcu ťažiskom celej sústavy. Posúvaním závažia sa á kyvalo nastaviť tak, aby kmitalo s rovnakou obou kmitu okolo obivoch osí (t.j. aj rovnakými uhlovými frekvenciami). Vtey platí: ω 1 = ω = ω. (1.1)

Použitím vzťahov (1.10), (1.11), (1.1) a vylúčením veličiny o, ktorej veľkosť nemusíme poznať, ostaneme výsleok g g ω = =, (1.13) r + r l ke l je vzájomná vzialenosť osí O 1 a O. Pre obu kmitu T * potom vycháza 1 okiaľ vypočítame tiažové zrýchlenie. T * π l = = π. (1.14) ω g Opis aparatúry a postup práce a) Prístroje a pomôcky: reverzné kyvalo, skrutkovač, ĺžkové meralo, elektronické zariaenie na meranie oby kmitu a počtu kmitov. b) Postup práce: Zmeriame závislosť oby kmitu T okolo osí O 1 a O o parametra, čo je vzialenosť závažia Z o konca tyče. Vzialenosť postupne zväčšujeme s krokom 1 cm, začíname o T T * polohy = 7 cm. Presnosť merania zvýšime tým, že meriame obu aspoň 10 kmitov v kažej polohe závažia. Navyše všetky merania aspoň trikrát opakujeme. Namerané úaje zapisujeme o tabuľky. Dôslene treba bať na to, aby začiatočná výchylka nebola väčšia než 5 (na zariaení je maximálna výchylka vyznačená) a aby tyč kyvala kývala vo zvislej rovine. Poľa nameraných honôt nakreslíme graf závislosti ôb kmitu T 1 a T o polohy závažia. Z grafu očítame čas T *, pre ktorý platí T 1 = T = T * a pomocou vzťahu (1.14) vypočítame tiažové zrýchlenie. Porovnáme ho s normálnym tiažovým zrýchlením g n = 9,806 m/s. Hlavička oporúčanej tabuľky O 1 (horná os) 1 3 1 / cm 10 T 1 10 T 1 10 T 1 O (olná os) T 1 / s / cm 10 T 10 T 10 T T / s Otázky 1. Aká musí byť ĺžka matematického kyvala, aby kmitalo s rovnakou perióou, ako konkrétne fyzikálne kyvalo?. V čom spočíva metóa merania tiažového zrýchlenia pomocou reverzného kyvala? 3. Aký je vzťah mezi vzialenosťou osí reverzného kyvala a ĺžkou matematického kyvala kmitajúceho s rovnakou perióou ako reverzné kyvalo? 3

Meno: Krúžok: Dátum merania: Protokol laboratórnej úlohy 1 Meranie tiažového zrýchlenia reverzným kyvalom LÚ 1 Stručný opis metóy merania: Vzťah ktorý sa používa pri meraní: Prístroje a pomôcky: Meranie: Vzialenosť osí kyvala: l = Tabuľka 1.1 1 / cm O 1 (horná os) 1 3 10 T 1 10 T 1 10 T 1 O (olná os) T 1 / s / cm 10 T 10 T 10 T T / s K protokolu treba pripojiť graf závislosti oby kmitu o polohy závažia 4

Nájená honota T * = Sem vpíšte výpočet s uveením honôt a rozmerov veličín: g = Percentuálny roziel nameranej a normálnej honoty tiažového zrýchlenia: g g n Δ = 100 = g n Zhonotenie výslekov merania: Dátum oovzania protokolu: Popis štuenta: Popis učiteľa: 5