- •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
- •Контрольные вопросы
- •6. Выполнение работы и оформление отчета
- •Лабораторная работа № 1 измерение линейных величин и объемов тел правильной геометрической формы
- •Измерительные приборы
- •Измерения и обработка результатов
- •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
- •Методика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 определение момента инерции маятника максвелла
- •Теоретическая часть
- •Описание экспериментальной установки
- •М Рис.6.3.Етодика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 определение модуля юнга и модуля сдвига
- •Теоретическая часть
- •Определение модуля Юнга методом изгиба.
- •Определение модуля сдвига с помощью пружинного маятника.
- •Описание экспериментальной установки
- •Методика эксперимента и обработка результатов
- •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
- •Принцип работы экспериментальной установки
- •Описание 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
- •М Рис.11.3 етодика эксперимента и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 гироскоп
- •Теоретическая часть
- •Описание 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,
Описание 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 время прецессирования. Гироскопическая система состоит из электродвигателя 9 с диском 10 (маховиком), стержня 11 и противовеса 12. Стержень 11 и противовес 12 предназначены для создания свободной уравновешенной системы относительно горизонтальной оси и создания момента внешних сил, вызывающих прецессию гироскопа. Фотодатчик 5 предназначен для выдачи сигналов при измерении скорости прецессии.
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.
Л
Рис.12.3.
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.
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.
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.
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)
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.
Вычисленные по формулам (12.9) и (12.10) значения иподставить в формулу (12.8) и найти момент импульсагироскопа.
Используя полученное значение момента импульса гироскопа и угловой скорости его вращениянайти 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 полную 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 полную погрешность.