گزارش کار آزمایشگاه فیزیک قسمت دوم

عنوان آزمایش :

اندازه گیری شتاب ثقل با استفاده از آونگ ساده

هدف آزمایش :

تعیین g با استفاده از آونگ ساده

وسایل مورد نیاز :

· آونگ ساده

· تایمر کانتر با دقت s 0.01

· سه پایه چوبی که صفحه آویزان نیز دارد وآونگ از آن جا آویزان است .

تئوری آزمایش :

آونگ ساده عبارت است از نقطه ای مادی است که به انتهای نخ بی وزنی اویخته باشند و بتواند حول محور افقی در یک صفحه قائم نوسان کند در حالی که بتوان از ابعاد گلوله در برابر نخ و و همچنین از وزن نخ در برابر گلوله صرف نظر کرد . می توان ثابت کرد که در نوسانات کم دامنه زمان نوسان تابع دامنه نوسان نبوده بلکه تابع طول آونگ و شتاب ثقل می باشد . هرگاه جرم نقطه ای را از وضیت تعادل به اندازه q منحرف کنیم و سپس رها کنیم , جرم نقطه ای تحت دو نیرو قرار می گیرد :

1) نیروی وزن که جهت آن رو به پایین است و در هر لحظه عمود بر سطح افق می باشد

2) نیروی کشش نخ

نیروی که موجب می شود تا نقطه ای مادی را به حال تعادل برگرداند عبارت است از :

F= - Mg sin q

که همواره مماس بر راستای مسیر حرکت می باشد .علامت منفی بدان جهت است که نیروی برگشتی در خلاف جهت حرکت است . حال با توجه به رابطه بالا داریم :

M (d2x /dt2) = - Mg sin q , if q£ 6 sin q»q M(dx2 /dt2) = - Mg q

چون q= x /L است پس با جایگذاری و حل معادله دیفرانسیل فوق می توان نوشت :

(dx2 /dt2) + (g /L) x = 0 x= x0 cos (wt) w = ( g /L)1/2 = 2p /T T = 2p ( L /g)1/2 g = 4p2L / T2

که در رابطه بالا L طول آونگ ,g شتاب ثقل و T زمان نوسان آونگ است .

شرح آزمایش :

در دستگاه تایمر کانتر را ابتدا دکمه Rest را می زنیم و بعد دکمه set را فشار می دهیم و با دکمه up تعداد 20 نویان را وارد می کنیم و دکمه start را می زنیم و بعد برای ارتفاعات مختلف در هر بار آونگ را 6 درجه که در صفحه آویز مدرج شده است منحرف می کنیم وبعدا آن را رها می کنیم و دستگاه زمان نوسان t را اندازه گیری می کند و حال با استفاده از فر مول پایین T را حساب کرده در فر مول بالا قرار می دهیم و در آخر gMمیانگین سه حالت را حساب می کنیکم .

T = t / n = t / 20

آزمایش 1

حال برای سه بار آزمایش داریم :

L1 = 40 cm T1 = t1 /n = 25.359 / 20 = 1.267

t1 = 25.359 s g1 = 4p2L / T2 = (4 ´ 9.859 ´ 0.4) / (1.267)2 = 9.828 m/s2

n = 20 g1 = 9.828 m / s2

آزمایش 2

L2 = 60 cm T2= t2 /n = 31.113 / 20 = 1.555

t2 = 31.113 s g2 = 4p2L / T2 = (4 ´ 9.859 ´ 0.6) / (1.555)2 = 9.785 m/s2 n = 20 g2 = 9.7885 m / s2

آزمایش 3

L3 = 80 cm T3= t3 /n = 35.987 / 20 = 1.799

t3 = 35.987 s g3 = 4p2L / T2 = (4 ´ 9.859 ´ 0.8) / (1.799)2 = 9.749 m/s2 n = 20 g3 = 9.749 m / s2

و حالا gM را محاسبه می کنیم :

gM = å gi / 3 = (g1 + g2 + g3 ) / 3 = 9.787 m / s2

محاسبه خطا :

از طر فین رابطه مذکور Ln گرفته و سپس دیفرانسیل می گیریم : (چون 4p2 ثابت است در خطا تاثیر ندارد)

دیفرانسیل گیری

g = 4p2L / T2 Ln g = ( Ln L - 2Ln T)

dg / g = ( dL/L - 2dT / T)

حال به جای d,D قرار می دهیم و منفی ها را به مثبت تبدیل می کنیم :

Dg /g = ( D/ L -+ 2DT / T)

چون خطا برای g M است در این رابطه به جای T,L میانگین چهار مقدار را قرار می دهیم :

TM = (T1 + T2 + T3) / 3 = (1.267 + 1.555 + 1.799) / 3 = 1.540

LM = (L1 + L2 + L3) / 3 = (0.4 +0.6 +0.8) / 3 = 0.6 m

DT = 0.01 s , DL = 0.01 m

Dg /g = (0.01 / 0.6) + (0.02 / 1.540) = 0.03

کولیس

کولیس وسیله ای برای اندازه گیری قطر بیرونی، قطر داخلی و عمق اجسام با دقت اندازه گیری کم تر از میلی متر است. خط کش برحسب میلیمتر مدرج شده ورنیه دارای درجه بندی کوچکی است که اغلب شامل 10 قسمت بوده و معادل 9 میلیمتر است یعنی 9 میلیمتر در روی خط کش کوچک‌تر است. با این نوع کولی یه آسانی می‌توانیم تا 1.10 میلیمتر را اندازه بگیریم. دقت اندازه گیری کولیس از تقسیم کردن یک درجه خط کش به تعداد تقسیمات ورنیه به دست می‌آید.
برخی ا انواع کولیسها برای اندازه گیری عمق یک تیغه باریک دارند که به ورنیه متصل است و با آن حرکت می‌کند. اگر صفر ورنیه بر صفر خط کش منطبق باشد انتهای تیغه بر انتهای خط کش منطبق می‌گردد در صنعت برای اندازه گیری قطر گلوله و سیلندر و پیستون و طول وسایل مختلف از انواع کولیس‌ها با بزرگی‌های مختلف استفاده می‌شود.دقت کولیس در حدود 0.02mm می باشد.

ریز سنج

ضخامت ورقه‌های نازک و سیم‌های نازک را با اسبابی به نام ریز سنج اندازه می‌گیرند این اسباب از ترکیب یک پچ و یک مهره مدرج ساخته شده است. در این وسیله ، مهره استوانه‌ای است تو خالی که سطح خارجی آن مدرج شده است. این استوانه به کمانی متصل است در انتهای دیگر کمان زایده‌ای وجود دارد که به آن سندان می‌گویند . .
پیچ در داخل کلاهکی قرار دارد و در داخل مهره حرکت می‌کند، کلاهک پیچ بر روی سطح خارجی مهره جابجا می‌شود. در صورتی که پای پیچ 0.5 میلیمتر باشد دور کلاهک پیچ به پنجاه قسمت و اگر پای پیچ یک میلیمتر باشد دور کلاهک پیچ به صد قسمت تقسیم می‌شود به آن قسمت از پیچ که از داخل مهره خارج شده و در داخل کمان جابه جا می‌گردد زباله می‌گویند. .
اگر پیچ یک دور بپیچد در نوع اول زباله ریزسنج نیم میلیمتر جابجا می‌شود بنابراین وقتی پیچ به‌اندازه یک درجه بپیچد دهانه ریزسنج به ‌اندازه یک صدم میلیمتر باز یا بسته می‌شود. بنابراین با استفاده از ریزسنج دقت‌اندازه گیری تا میلیمتر بالا می‌رود. دقت میکرومت در حدود 0.01mm میباشد.

کمان با محافظ عایق شده

اهرم قفل کننده

پوسته مدرج

نکته: دقت میکرو متر بیشتر از دقت کولیس است.چون اصل هم محوری در میکرو متر رعایت شده ولی در کولیس این اصل رعایت نشده است.

هدف ازمایش: هدف از ازمایش طرز استفاده وخواندن وهمچنین کاربرد کولیس ومیکرو متر است. که به منظور اندازه گیری ضخامت از میکرو متر و برای اندازه گیری قطر داخلی و خارجی و عمق از کولیس نهره می گیریم.

250

ریال

وسایل مورد نیاز:

1) کولیس 2)میکرو متر 3) قرقره 4) سکه 250 ریالی

روش ازمایش:

میکرو متر : برای اندازه گیری جسم مورد نظر (سکه) را از بین زبانه و سندان قرار می‌دهند و پیچ کلاهک آنقدر می‌چرخانند تا جسم با زبانه و سندان تماس پیدا کند. برای چرخاندن کلاهک پیچ ، پیچ مرز گرد را می‌پیچانند پس از تماس با زبانه با جسم ، پیچ هرز گرد صدا می‌کند. با شنیدن صدا عمل پیچاندن را متوقف می‌کنند. در غیر این صورت از حساسیت اسباب کاسته می‌شود درجات میلیمتر داروی مهره و درجات صدم میلیمتر داروی کلاهک پیچ می‌خوانند. درجه‌ای از کلاهک پیچ خوانده می‌شود که در امتداد خط افقی مهره قرار دارد.که بر اساس مطالب فوق ضخامت سکه برابر با 2.01mm است.

طرز خواندن میکرو متر:

اندازه غلاف: 37

اندازه پوسته مدرج : 45

اندازه خوانده شده: 37+(45*0.01)= 37.45

کولیس: جسمی را که منظور تعیین طول با قطر خارجی آن است در بین شاخک‌های ثابت و متحرک بزرگ قرار می‌دهند بطوری که هر دو شاخک با بدنه جسم تماس داشته باشند سپس به کمک ورنیه و خط کش اندازه طول یا قطر گلوله را تعیین می‌کنند. درجات را از روی خط کش (عددی که صفر ورنیه در مقابل آن قرار دارد و یا از آن گذشته است) و کسر درجات را از روی ورنیه می‌خوانند برای کسر درجات از درجات ورنیه را پیدا می‌کنند که درست در برابر یکی از درجات خط کش قرار گرفته است.

اندازه گیری قطر داخلی:

برای اندازه گیری قطر داخلی مثلا قطر یک لوله دو شاخک بالایی را در داخل لوله فرو می‌برند و ورنیه را برای خط کش آنقدر جابجا می‌کنند تا دو شاخک با جدار داخلی لوله تماس پیدا کنند. کولیس تا حدی در داخل لوله می‌چرخانند تا دو شاخک بر قطر لوله منطبق گردد. در این حالت قطر داخلی را با روش قبلی از روی خط کش و ورنیه می‌خوانند.

که در اندازه گیری یک قرقره محاسبات به صورت زیر است:

H=30.60mm

h=5.10mm

کولیس دیجیتالی

خطکش ثابت

ورنیه محرک روی خط کش

اندازه 5.0mm

اندازه 5.1mm

اندازه 5.5mm

خط کش ثابت بر حسبmm

ورنیه

قسمت متحرک

شیئ مورد نظر برای اندازه گیری

طرز خواندن کولیس:

توری ازمایش:

50mm

کولیس ومیکرو متر دو وسیله اندازه گیری حساس وگران می باشند.بنابرین انها را در کنار ابزارهای کارگاهی مانند چکش و... قرار نمی دهند . از افتادن و ضربه خوردن به این وسایل واعمال فشار غیر ضروری به انها جلوگیری شود. بطوری که در میکرو متر جغجغه ای در ساختمان ان تعبیه شده است که اگر نیرو به اندازه کافی رسد این جغجغه به صدا در می اید . در محاسبه دقت کولیس از رابطه c=a/b استفاده می کنند که در ان ش دقت خط کش مدرج و b تعداد تقسیمات و c دقت کولیس است. نحوه محاسبه دقت میکرو متر از رابطه c=p/t محاسبه می شود. که در ان p گام پیچ غلاف و t تعداد تقسیمات پوسته وc دقت میکرو متر است.

0.95=50/45

0.98mm

0.98*50=49

محاسبه:

0.02 =0.98 - 1

دقت کولیس

محاسبه خطا:

تجربه نشان می دهد که حساسیت با میزان جابجایی دستگاه نمایش دهنده یک ابزار اندازه گیری تسبت به کمیت اندازه گیری شده تعریف می شود . اگر حساسیت را در تمام محدوده خوانده شده یک ابزار اندازه گیری در نظر بگیریم ویک نمودار از مقادیر خوانده شده نسبت به کمیت اندازه گیری شده رسم نماییم به طوری که در شکل زیر دیده می شود حساسیت برای هر دو مقدار متوالی Y=dx/dy که dx وdy افزایش xوy هستند بدست می اید. اگر خواندهای پیوسته مربوط به y از تمام مقیاس دستگاه اندازه گیری برداشت شود حساسیت و شیب منحنی به هر مقدار از y خواهد بود . باید به این نکته توجه شود که رفتار حساسیتی دستگاه اندازه گیری بر اساس ایده ای بنا نهاده شده که برای تعریف و محاسبه ان باید به اخرین تغییر در کمیت اندازه گیری شده که سبب تغییر قابل مشاهده در مقدار خوانده شده دستگاه خواهد شد رجوع شود . .

گزارش کار آزمایشگاه فیزیک قسمت دوم

مطالب مشابه :

نرم افزار مدیریت کافی نت پرونت - رایگان

NetCafe 5.5 r842 Final مدیریت کافی نت

دانلود نرم افزار مدیریت کافی نت NetCafe 5.5

قویترین نرم افزار مدیریت گیم نت وکافی نت فارسی

گزارش کار آزمایشگاه فیزیک قسمت دوم

ویژوال بیسیک دات نت

بررسی كیفیت آسفالت قیری و ارائه روش بتن غلطكی زود سخت شونده RCCP در ایران