- •Учебное пособие
- •Введение
- •Приближённое определение погрешностей функции z одного переменного
- •Приближённое определение погрешностей функции нескольких переменных
- •Глава I механические свойства
- •1.1 Проверка законов движения на машине атвуда Цель работы: изучение законов Ньютона, проверка законов равноускоренного движения.
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности Машина Атвуда, секундомер, грузы с перегрузками.
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •Часть 1. Проверка законов путей (независимости ускорения от пройденного пути)
- •Часть 2. Проверка зависимости ускорения от движущей силы
- •Часть 3. Проверка зависимости ускорения от массы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.2 Изучение собственных колебаний пружинного маятника
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •Часть 1. Определение жесткости пружины статическим способом
- •Часть 2. Определение жесткости пружины динамическим способом
- •V. Содержание отчета
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •Часть 1. Определение момента инерции маховика без грузов.
- •Часть 2. Определение момента инерции маховика с грузами.
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.4 Определение момента инерции стержня
- •I. Теоретическое введение
- •II Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.5 Определение скорости полета пули баллистическим маятником
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.6 Определение момента инерции махового колеса и силы трения в опорах
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.7 Определение коэффициента вязкости жидкости
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.8 Определение плотности воздуха при нормальных условиях и его молекулярной массы
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.9 Определение отношения теплоемкостей газа методом адиабатического расширения.
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.10 Экспериментальная проверка закона гука и определение модуля юнга по растяжению проволоки
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
- •1.11 Изучение явлений переноса в воздухе при комнатной температуре
- •I. Теоретическое введение
- •II. Приборы и принадлежности
- •III. Описание экспериментальной установки и метода измерения
- •IV. Выполнение работы
- •V. Содержание отчета
- •VI. Контрольные вопросы
Приближённое определение погрешностей функции z одного переменного
№ п/п |
Вид функции z = z (a) |
Абсолютная погрешность z |
Относительная погрешность |
1
2
3
4
5
6 |
|
|
|
7
8
9
10
11
12 |
) Для достаточно больших значений с(« | с | ).
Таблица 2
Приближённое определение погрешностей функции нескольких переменных
№ п/п |
Вид функции z = z (a, b, c,…) |
Абсолютная погрешность z |
Относительная погрешность |
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 |
Аа + Вb (A = const, B = const)
Aa – Bb (A = const, B = const)
Pa + Rb + Qc (P = const, R = const, Q = const)
ab
abc
( =const, = const, = const)
|
|
|
|
Окончательный результат измерения необходимо записать в виде интервала значений измеряемой величины а в которую истинное значение попадает с вероятностью Р:
а = (<а>±Δа) , ед. при Р=0.95
Кроме того, необходимо отметить, что величины <а> и Δа должны быть согласованы по точности:
1) погрешность Δа округляется до двух значащих цифр (например, 0.00291≈0.0029; 0.158≈0.16; 204≈200 и т.д.);
2) среднее значение <а> округляется до стольких же знаков после запятой, как округленная до двух значащих цифр погрешность.
Глава I механические свойства
1.1 Проверка законов движения на машине атвуда Цель работы: изучение законов Ньютона, проверка законов равноускоренного движения.
I. Теоретическое введение
В случае движения материальной точки для модуля скорости имеет место следующее значение
(1)
Если известна скорость V , то можно найти путь s
(2)
При равномерном движении V =const, тогда
(3)
В выражениях (1) и (3) скорость измеряется в м/с, путь в м и время в с.
Быстрота изменения величины скорости характеризуется ускорением. В общем случае произвольного криволинейного движения вектор скорости может изменяться и по величине и по направлению.
В связи с этим различают тангенциальное (касательное), нормальное и полное ускорения.
Тангенциальное ускорение
(4)
нормальное (5)
Модуль полного ускорения
(6)
Ускорение измеряется в м/с2.
В случае равномерного криволинейного движения
V =const, ,
При прямолинейном движении
,,
При криволинейном движении со временем изменяется угол поворота. Быстрота изменения угла поворота характеризуется угловой скоростью
(7)
где - измеряется в рад,→, так какрад – безразмерная величина.
Между линейной скоростью и угловой существует следующая связь
(8)
Если угловая скорость со временем изменяется, вводится угловое ускорение
(9)
- измеряется в .
Между угловым и тангенциальным ускорением имеет место соотношение
(10)
Скорость и ускорение – векторные величины, радиус-вектор - тоже векторная величина. В следствии этого выражения (8) и (10) в векторном виде можно переписать следующим образом:
(11)
(12)
Причиной равномерного или ускоренного движения тела согласно Ньютону, является сила. Если векторная сумма сил, действующих на тело, равна нулю, то тело движется равномерно и прямолинейно:
, (13)
Если , то, тогда
(14)
Выражения (13) и (14) определяют первый и второй законы Ньютона. В случае вращательного движения второй закон Ньютона записывается следующим образом
M = J ε (15)
В выражениях (14) и (15) соответственно имеем: - сила, измеряется вН, m – масса тела, измеряется в кг, - суммарный момент силы, измеряется в Н·м, J - момент инерции, измеряется кг·м2. Момент инерции учитывает не только массу вращающегося тела, но и распределение этой массы относительно оси вращения. Сумма произведений элементарных масс на квадрат их расстояния от оси вращения называется моментом инерции тела относительно оси:
J = ∑ ∆mi ri2
Моментом силы называется вектор М, равный по величине произведению модуля силы на плечо: