Зертханалық жұмыс № 4 Оқтың ұшу жылдамдығын анықтау
(бірқалыпты қозғалыс)
Жұмыстың мақсаты: Жылдамдықты өлшеудің түрлі тәсілдерімен танысу.
Қажетті құрал-жабдықтар : пневматикалық қару, баллистикалық маятник, миллиметрлік сызғыш, таразы, қондырғы (ұзын валы бар электродвигатель), стробоскоп, қағаз дискілер.
Жылдамдықты өлшеудің екі әдісі бар - уақыт пен арақашықтықты тікелей өлшеу немесе дене энергиясын, оның импульсін анықтау және сәйкес жылдамдықты есептеу.
Оқтың ұшу жылдамдығын кинематикалық тәсілмен өлшеу
Оқтың қозғалыс жылдамдығын кинематикалық тәсілмен анықтау уақытты өлшеуге негізделген. Уақыттың өзгерісі кезінде бірқалыпты айналған екі қағаз диск арасында оқ белгілі арақашықтықта ұшады. Егер дискілердің бұрылу бұрышы олардың арасында оқтың ұшу уақытысында , ал олардың орташа бұрыштық жылдамдығыwболса, онда дискілер арасындағы оқтың ұшу уақыты мынаған тең:
t=
(1)
Дискілердің арасындағы d арақашықтықты біле отырып және оқтың қозғалысын бірқалыпты деп есептеп, оқ жылдамдығын оңай анықтауға болады :
(2)
Сурет 9.
Егер диск айналмаса, онда бірінші дискінің А нүктесіне өткен оқ екінші дискінің А нүктесінен де өтер еді. Бірақ диск айналғандықтан, оқ В нүктесіне кіреді. Сонда j бұрышы B’A доғасының дискінің R радиусына қатынасы арқылы өрнектелетін болады:
(3)
Дискілердің бұрыштық жылдамдығы w = 2pn, , мұндаєы n- двигатель валының бір секундта жасаған айналым саны.
Бұл жағдайда, жылдамдықты мына формула бойынша есептеуге болады :
Қондырғы
Қондырғы суретте көрсетілгендей жазық валдан тұрады, оның бір ұшы электрлік двигательге, ал екінші ұшы подшипникке кізгізілген. Валға қағаз дискілері бар екі қысқыш енгізілген. Дискілері бар қысқыштар вал бойымен қозғала алады. Олар валға бұрандалармен бекітілген. Валмен салыстырғандағы дискілердің айналымы ескерілмейді. Олардың кезекті өзгеруі үшін гайканы бұрап, валды солға жылжыту керек. Осыдан кейін қысқыштар валдан оңай ажыратылып алынатын болады.
Стробоскоптық дискі мен неондық шамы бар жарық бергіш электродвигателдің айналыс жылдамдығын анықтау үшін қолданылады.
Стробоскоп - бақылаушы - өлшеуіш құралы, яғни ол периодты қозғалысты бақылап, айналу жиілігін өлшеу үшін керек. Бұл құралдың жұмысы стробоскоптық эффектіге негізделген. Егер Т периодты қозғалыс жасаған дене бірінің соңынан бірі Т/ периодпен келетін жарықтың қысқа жарқылымен жарықтандырылса, (шағылу ұзақтығы Т) , онда Т=nT/ болғанда, мұндағы n=1,2,3,…, дене қозғалыссыз күйде болады. Осындай күйді тауып және жарқыл периодын біле отырып, ізделінген қозғалыстың периодын (жиілігін) анықтауға болады. Двигатель осіне орналастырылған стробоскоптық дискінің артқы бүйірінде ені кіші кезекті ақ және қара секциялары бар кезектесетін он сақина бар.
Неондық шаммен дискіні жарықтандырған кезде жылдамдық бірқалыпты өзгере бастағанда оның сақиналары кезек-кезек қозғалмайтын болып көрінеді.
Егер қозғалмайтын болып көрінетін қара сақиналар санын К десек, онда дискінің жасайтын айналымы мынаған тең болады:
айн/сек