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

8969. Наука как социальный институт 31.5 KB
  Наука как социальный институт. Наука как социальный институт возникла в Западной Европе в XVI—XVII вв. в связи с необходимостью обслуживать нарождающееся капиталистическое производство и претендовала на определенную автономию...
8970. Что такое культура 46 KB
  Что такое культура Существует несколько толкований происхождения и значения слова культура. В учебнике по философии Радугина А.А. термин культура рассматривается от латинского происхождения - cultura. По изложению Радугина, первоначально этот...
8971. Традиционная теория познания и классическая философия 35 KB
  Традиционная теория познания и классическая философия Традиционная теория познания, следовавшая в своем развитии и функционировании образцам и критериям наиболее развитых естественных наук, в первую очередь физики, по существу, не вводила время, тем...
8972. Характеристики взаимодействия науки, экономики и власти 44 KB
  Характеристики взаимодействия науки, экономики и власти Отношения науки и экономики всегда представляли собой большую проблему. Наука не только энергоемкое предприятие, но и в огромной степени финансово затратное. Она требует огромных капиталовложен...
8973. Преднаука и Основания наук 59 KB
  Преднаука и Основания наук Особенностями восточной преднауки являлись: непосредственная вплетенность и подчиненность практическим потребностям (искусству измерения и счета - математика, составлению календарей и обслуживанию религиозных культов...
8974. Развитие форм научного мышления в средние века 33.17 KB
  Развитие форм научного мышления в средние века. Эпоху Средневековья относят к началу II в. н.э., а ее завершение к XIV—XV вв. В истории Европы этот период называют не иначе как мрачный, имея при этом в виду общий упадок цивилизации, крушение ...
8975. Становление развитой научной теории 39 KB
  Становление развитой научной теории. Роль теории в научном познании огромна. Теория как форма научного знания направлена на обнаружение закономерностей того или иного фрагмента действительности. В процессе построения научной теории задействованы сет...
8976. Историческая изменчивость механизмов порождения научного знания. 35 KB
  Историческая изменчивость механизмов порождения научного знания. Важнейшей характеристикой знания является его динамика, т. е. его рост, изменение, развитие и т. п. Эта идея, не такая уж новая, была высказана уже в античной философии, а Гегель сформ...
8977. Структура эмпирического знания 38.5 KB
  Структура эмпирического знания Само эмпирическое знание имеет довольно сложную структуру, в которой можно выделить четыре уровня: а) единичные эмпирические высказывания (протокольные предложения), которые фиксируют результаты единичных наблюдений....