11590

Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника. Цель работы: экспериментально проверить основной закон динамики вращательного движения. Построить график зависимости углового ускорения от вращающего моме...

Русский

2013-04-10

185.5 KB

2 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Исследование температурной зависимости

сопротивления металла и полупроводника.

Цель работы: экспериментально проверить основной закон динамики вращательного  движения. Построить график зависимости углового ускорения от вращающего момента

силы.

Приборы и принадлежности: маятник Обербека, набор грузов с различными массами, нить, миллисекундомер.

ХОД РАБОТЫ:

1.Проведем расчеты при малом радиусе r1 шкива:

1.1.Занесем в таблицу 5 измерений малого радиуса шкива и среднее арифметическое величины r1 вычислим по формуле:

<r1>=,<r1>=0,02246(м).

1.2. Занесем в таблицу 5 измерений высоты падения груза и среднее арифметическое величины h вычислим по формуле:

h, м

1

0,428

2

0,426

3

0,429

4

0,424

5

0,426

1.3.Пять разных  измеренных величин t1  занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

t1, c

(ti-<t1>)2, c2

1

6,988

0,0267

2

6,7

0,0155

3

6,75

0,0056

4

6,68

0,0209

5

7,005

0,0325

Масса груза m1 равна 0, 1127 кг, а высота падения груза h равна 0, 4266(м), тогда вычислим ср. арифметическое момента инерции<I1> по формуле:

<Ii>=,    <I1>0,0303571 (кг м2)

где

h-высота падения груза,

<t>-время падения груза,

<r>-малый радиус шкива;

 i-номер соответствующего измерения;

Вычислим ср. арифметическое вращающего момента силы и углового ускорения по формулам:

<>= и <Mi>=, тогда

<>=0,8156178 (м2/c2), <M1>=0,0247598 (Нм2)

1.4. Пять разных  измеренных величин t2 занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t2 опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

t2, c

1

5,362

2

5,281

3

5,111

4

5,398

5

5,508

При массе груза m2 равной m1+0, 0574=0,1701 (кг) вычислим ср. арифметическое момента инерции <I2> по вышеприведенной формуле:

<I2>=0,0279349(кг м2)

Вычислим ср. арифметическое вращающего момента силы и углового ускорения:

1,3361672 (м2/c2), <M2>=0,0373257 (Нм2)

1.5.Пять разных  измеренных величин t3 занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t3 опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

t3, c

1

4,625

2

4,638

3

4,564

4

4,502

5

4,617

При массе груза m3 равной m1+2+0, 0571=0,2272 (кг) вычислим ср. арифметическое момента инерции <I3> по вышеприведенной формуле:

<I3>=0,0276107(кг м2)

Вычислим ср. арифметическое вращающей силы и углового ускорения:

1,8037117 (м2/c2), <M3>=0,0498018 (Hм2)

1.6.Построим график зависимости углового ускорения от вращающего момента

силы(:

2.Проведем расчеты при большем радиусе r2 шкива:

2.1.Занесем в таблицу 5 измерений большего радиуса шкива и среднее арифметическое величины r2 вычислим по формуле:

<r2>=,

<r2>=0, 0436(м).

2.2.Пять разных  измеренных величин t4  занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

t4, c

1

3,752

2

3,606

3

3,597

4

3,685

5

3,587

Масса груза m1 равна 0, 1127 кг, а высота падения груза h равна 0, 4266(м), тогда вычислим ср. арифметическое момента инерции<I4> по уже выше приведенной формуле:

<I4>0,0324869 (кг м2)

Вычислим ср. арифметическое вращающего момента силы и углового ускорения:

<>=1,4725633 (м2/c2), <M4>= 0,047839 (Нм2)

2.3. Пять разных  измеренных величин t5 занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t5 опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

t5, c

1

2,937

2

2,792

3

2,847

4

2,993

5

2,893

При массе груза m2 равной m1+0, 0574=0,1701 (кг) вычислим ср. арифметическое момента инерции <I5> по вышеприведенной формуле:

<I5>=0,0307486 (кг м2)

Вычислим ср. арифметическое вращающего момента силы и углового ускорения :

2,3390939 (м2/c2), <M5>=0,071924 (Нм2)

2.4.Пять разных  измеренных величин t6 занесем в таблицу. Вычислим среднее арифметическое времени t6 опускания груза из верхней точки в нижнюю по формуле:

t6, c

1

2,475

2

2,550

3

2,527

4

2,464

5

2,576

При массе груза m3 равной m1+2+0, 0571=0,2272 (кг) вычислим ср. арифметическое момента инерции <I6> по вышеприведенной формуле:

<I6>=0,0310315 (кг м2)

Вычислим ср. арифметическое вращающей силы и углового ускорения:

3,0854246 (м2/c2), <M6>=0,0957454 (Hм2)

2.5.Построим график зависимости углового ускорения от вращающего момента

силы(:

3.Проверим основной закон динамики вращательного движения двумя способами:

1-ый способ. В ходе работы мы меняли массу груза m и радиус шкива r при неизменных положениях грузов m0, расположенных на крестовине. Поэтому мы можем убедиться в постоянстве момента инерции:

const,

где

среднее арифметическое момента вращающей силы при i-ом радиусе среди всех 3-х средних моментов;

среднее арифметическое углового ускорения при i-ом радиусе среди всех 3-х средних угловых ускорений.

Итак,

0, 037295766 (Нм2), 1, 3184989 (м2/c2)

0, 02828653 (кг м2)

0, 071836133 (Нм2), 2, 299027267 (м2/c2)

0, 031246316 (кг м2)

В итоге мы получаем, что

I0, 03125 (кг м2)

Следует добавить, что знак “” означает грубое округление, ввиду того, что результаты несколько не сходятся из-за присутствия в работе погрешностей.

2-ой способ. Мы меняли положение грузов m0 на стержнях крестовины и оставляли неизменным вращающий момент сил, т.е. проверили следующее соотношение:

M=const,

где

среднее арифметическое углового ускорения при i-ом радиусе среди всех 3-х средних угловых ускорений;

среднее арифметическое момента инерции при i-ом радиусе среди всех 3-х средних моментов инерции.

Итак,

0, 028634233 (кг м2);1, 3184989 (м2/c2);

0, 037754204 (Нм2).

0, 031422333 (кг м2);2, 2990273 (м2/c2);

0, 072240798 (Нм2).

В итоге мы получаем, что

0,0722401(Нм2)

Здесь знак “” означает очень грубое округление из-за неточности выполнения данного этапа в нашей работе.

4. Вычислим погрешности, которые присутствовали в нашей работе по следующей формуле:

,

где

-приборные погрешности;

случайная погрешность;

Приборная погрешность вычисляется по следующей формуле:

,

где

коэффициент Стъюдента для бесконечно большого числа измерений;

цена деления прибора;

2

тогда

0,000667 (м);

0,000667 (кг)

Случайная погрешность вычисляется по следующей формуле:

где

 n-число измерений;

значение коэффициента Стъюдента для произвольного n;

2, 8.

тогда

=0, 19922 (с)

Вычислим абсолютную погрешность, если <I>=0, 0303571 (кгм2):

0, 00253506 (кгм2),

Запишем результата в виде доверительного интервала:

(кгм2)

Вывод о проделанной работе:

мы проверили основной закон динамики вращательного движения двумя способами. Оказалось (а так оно и должно быть), что при меняющихся угловых ускорениях и вращающих моментов сил остается постоянным момент инерции и при меняющихся моментах инерции и угловых ускорений остается постоянным вращающий момент сил. Но в нашей работе присутствовали ощутимые по своей величине погрешности, поэтому результат проверки оказался не достаточно “красивым”.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72382. Знакомство с Еxcel, Настройка новой рабочей книги 50 KB
  Цель работы: ознакомиться с Ленточным интерфейсом табличного процессора EXCEL. Изучить организацию данных, систему адресации и организацию работы с ячейками в EXCEL. Ознакомиться с основными форматами ячеек. Освоить основные приемы и типовые технологические операции при работе с данными.
72383. Передача энергии и количества движения при соударении шаров 249 KB
  Закон сохранения импульса: = const импульс замкнутой системы не меняется с течением времени. Закон сохранения энергии: в системе тел между которыми действуют только консервативные силы полная механическая энергия с течением времени остается постоянной.
72384. Изучение законов вращательного движения на крестообразном маятнике Обербека 294.5 KB
  Основное уравнение динамики вращательного движения относительно неподвижной оси для твердого тела имеет вид 4 где J момент инерции системы ε угловое ускорение сумма моментов сил действующих на систему. Связь между линейным и угловым ускорениями...
72385. Измерение линейных размеров и объемов твердых тел 345 KB
  Цель: Ознакомление с общими требованиями по выполнению экспериментальных измерений и оформлению результатов. Задачи: Научиться: производить 1) прямые измерения линейных размеров тел с помощью штангенциркуля 2) косвенные измерения по определению объемов твердых тел с использованием результатов прямых измерений...
72386. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПУЛИ 197 KB
  Задача: определить скорости пули с помощью крутильного баллистического маятника ФПМ09. Период колебаний T при малых углах отклонения крутильного маятника определяется моментом инерции и модулем кручения проволоки по формуле где J момент инерции; k – модуль кручения проволоки.
72387. Дослідження роботи барабанної сушарки 87 KB
  Визначення продуктивності часу перебування матеріалу в сушарці кількості обертів барабана і потужності необхідної для роботи сушарки. Під час сушіння до вологого матеріалу підводиться тепло чи інші види енергії яка використовується для фазового перетворення вологи що виноситься із зони сушіння.
72388. Дослідження кінетики процесу сушіння дисперсного матеріалу у псевдозрідженому шарі 261 KB
  Побудувати криву сушіння дисперсного матеріалу у псевдозрідженому шарі. Визначити графічно на основі дослідних даних швидкість сушіння в першому періоді і коефіцієнт швидкості сушіння в другому періоді. Розрахувати швидкість сушіння в першому періоді теоретично за рівнянням...
72390. Защита информации в телефонных сетях 1.41 MB
  В данной работе изложен анализ защищенности телефонных сетей, а именно виды угроз, их характер происхождения, классы каналов несанкционированного получения информации, источники появления угроз, кроме этого показаны причины нарушения целостности информации