14378

Определение модуля сдвига круглого стержня методом крутильных колебаний

Лабораторная работа

Физика

Определение модуля сдвига круглого стержня методом крутильных колебаний Лабораторная работа №7 1. Цели и задачи: определить модуль сдвига круглого стержня методом крутильных колебаний. 2. Приборы и материалы: закрепленный вверху круглый металлический сте

Русский

2013-06-04

116.5 KB

24 чел.

«Определение модуля сдвига круглого стержня методом крутильных колебаний»

Лабораторная работа №7

1. Цели и задачи: определить модуль сдвига круглого стержня методом крутильных колебаний.

2. Приборы и материалы: закрепленный вверху круглый металлический стержень, с прикреплённым к нижнему концу горизонтальным диском; металлическое кольцо, микрометр (цена деления 0,01 мм), секундомер (цена деления 0,2 с), металлическая линейка (цена деления 1 мм).

3. Используемые формулы

Момент инерции кольца вычисляется из его геометрических размеров по формуле

.

Момент инерции диска без кольца:

Модуль сдвига рассчитывается по формуле

,

где L – длина исследуемого стержня в метрах,  r - ёё радиус в метрах,  R1 и  R2 – внутренний и внешний радиусы кольца в метрах,  m – масса кольца в килограммах,  T и   T1 – период крутильных колебаний.

Формулы для расчета погрешности результата эксперимента

Результаты измерений периода колебаний обрабатываются по алгоритму прямых измерений и вычисляется погрешность

, , где - коэффициент Стьюдента (при доверительной вероятности р=0,95), - среднеквадратичная погрешность среднеарифметического значения :

;           

Формула для вычисления ΔG:


4. Схема установки

Описание экспериментальной установки

К нижнему концу зажатого вверху круглого металлического стержня, прикреплён горизонтальный диск. На этот диск может накладываться дополнительно массивное кольцо. На диске нанесена стрелка, которая при положении равновесия должна находиться против неподвижной метки на стене.

5. Порядок выполнения работы

1. Измеряем диаметр стержня микрометром, внутренний и внешний радиусы кольца с помощью металлической линейки. Масса кольца известна.

2. Повернув диск на определённый угол, отпускаем его. Вследствие этого диск начинает совершать крутильные колебания. При помощи секундомера определяем время 50 полных колебаний и определяем период колебаний Т.

3. Определив Т, накладываем на диск концентрически металлическое кольцо и снова определяем период колебаний T1.

Далее обрабатываем результаты измерений и вычисляем модуль сдвига стержня.

6. Экспериментальны данные

1. Результаты измерений параметров кольца и стержня

Величина

r, м

l, м

m, кг

R1, м

R2, м

Результат измерения

0,002970

1,1660

6,320

0,266

0,300

Δx

0,000005

0,001

0,005

0,001

0,001

2. Измерение времени 50 колебаний системы без кольца

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

τ, с

28,7

28,7

28,8

28,8

28,9

29,0

28,9

29,0

28,9

28,9

T, c

0,574

0,574

0,576

0,576

0,578

0,580

0,578

0,580

0,578

0,578

0,577

0,001

0,002

(с учётом погр. приб.)

0,003

3. Измерение времени 50 колебаний системы с кольцом

1

2

3

τ, с

47,0

47,0

47,0

T1, с

0,94

0,94

0,94

 (с учётом погр. приб.)

0,002

7. Обработка результатов измерений

==0,508 (кг/м2)

==0,307(кг/м2)

==

δ=

δ=3,12%

ΔG= =

8. Ответ: , Н/м2

9. Вывод: методом крутильных колебаний определён модуль сдвига круглого стержня.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33359. Универсальный асинхронный приёмо-передатчик КР1816ВУ51 32 KB
  Через универсальный асинхронный приёмопередатчик УАПП осуществляется прием и передача информации представленной последовательным кодом младшими битами вперёд в полном дуплексном режиме обмена. В этом режиме информация 8бит передаётся и принимается через внешний вывод входа приёмника RXD. Через TXD выдаются импульсы сдвига синхронизации которые сопровождают каждый бит. За один машинный цикл передаётся один бит информации.
33360. Система прерываний КР1816ВУ51 48 KB
  Система развивается с появлением новых типов микроконтроллеров этой серии число источников прерываний постоянно увеличивается и достигло в некоторых пятнадцати. Рассмотрим систему прерываний МК51. Из пяти источников прерываний внешними являются входы INT0 и INT1 а внутренними два счетчика таймера и последовательный порт.
33361. Система команд КР1816ВУ51 33 KB
  Всего в системе команд семейства MК51 можно выделить 5 групп: команды арифметических операций команды логических операций команды пересылки данных команды операций с битами и команды передачи управления. Команды операций с битами Эти команды устанавливают в 1 SETB или 0 CLR прямоадресуемый бит внутренней памяти данных изменяют его значение на противоположное CLR выполняют операции ND и OR над флагом переноса С и прямоадресуемым битом ND и ORL осуществляют пересылку значения между флагом С и прямоадресуемым битом MOV...
33362. Типовая схема СУ на базе КР1816ВУ51 27 KB
  В случае если производительность процессора микроконтроллера достаточна для решения поставленной задачи эту проблему можно решить организацией системы шин к которым и подключаются все необходимые устройства. Кроме достаточной производительности микроконтроллер должен иметь возможность подключения внешней памяти данных. Микроконтроллер МК51 обладает такой возможностью.
33363. Состав и назначение элементов процессорного ядра, характеристика ОМК АТ90S8515 31 KB
  Организация памяти микроконтроллера Память микроконтроллеров VR семейства Clssic выполнена по Гарвардской архитектуре в которой разделены не только адресные пространства памяти программ и памяти данных но также и шины доступа к ним. В связи с тем что регистровая память находится в адресном пространстве ОЗУ об этих двух областях памяти обычно говорят как об одной. 6 регистров общего назначения R26 R31 X Y Z используется в качестве указателей при косвенной адресации памяти данных. Каждый регистр файла имеет свой собственный адрес в...
33364. Структура памяти ОМК АТ90S8515 30.5 KB
  Причем память данных состоит из трех областей: регистровая память статическое ОЗУ и память на основе EEPROM. В связи с тем что регистровая память находится в адресном пространстве ОЗУ об этих двух областях памяти обычно говорят как об одной. Память программ Память программ ёмкостью 4 К 16разрядных слов предназначена для хранения команд управляющих функционированием микроконтроллера.
33365. Порты ввода-вывода ОМК АТ90S8515 31.5 KB
  Конфигурирование каждой линии порта задание направления передачи данных может быть произведено программно в любой момент времени. Обращение к портам ввода вывода Обращение к портам производится через регистры ввода вывода причем под каждый порт в адресном пространстве ввода вывода зарезервировано по 3 адреса. По этим адресам размещаются три регистра: регистр данных порта PORTx регистр направления данных DDRx и регистр выводов порта PINx. Действительные названия регистров и их разрядов получаются подстановкой названия порта вместо...
33366. Таймер/счётчики ОМК АТ90S8515 38 KB
  Как правило эти выводы линии портов ввода вывода общего назначения а функции реализуемые этими выводами при работе совместно с таймерами счетчиками являются их альтернативными функциями. Выводы используемые таймерами счетчиками общего назначения Название T90S8515 Описание T0 PB0 Вход внешнего сигнала таймера T0 T1 PB1 Вход внешнего сигнала таймера T1 ICP ICP Вход захвата таймера T1 OC1 Выход схемы сравнения таймера T1 OC1 PD5 То же OC1B OC1B То же TOSC1 Вход для подключения резонатора TOSC2 Выход для подключения резонатора ...
33367. Универсальный асинхронный приемопередатчик ОМК АТ90S8515 38.5 KB
  Управление работой приемопередатчика осуществляется с помощью регистра управления UCR. Текущее состояние приемопередатчика определяется с помощью регистра состояния USR. При чтении регистра UDR выполняется обращение к регистру приемника при записи к регистру передатчика. Работа передатчика разрешается установкой в 1 разряда TXEN регистра UCR UCSRB.