3839

Обработка результатов измерений

Практическая работа

Физика

Обработка результатов измерений. Табличное значение попадает в полученный нами интервал. Выберем на этой прямой достаточно удаленные друг от друга точки А (0,1;50) и В(0,8;300). По их координатам вычислим массу тележки как угловой коэффициент прямой...

Русский

2012-11-08

95.21 KB

6 чел.

Обработка результатов измерений.

Упражнение 1.

Приборные погрешности:

Таблица 1.1

№ опыта

Тело 1

Тело 2

, м/с

, м/с

, м/с

1

Тележка 1

+2 пружины

Тележка 2

+ 1 пружина

0,66

0

0,55

2

0,66

0

0,55

3

0,66

0

0,55

4

0,65

0

0,55

5

0,67

0

0,55

Таблица 1.2

№ опыта

Тело 1

Тело 2

, м/с

, м/с

, м/с

1

Тележка 1

+2 пружины,

2 груза

Тележка 2

+ 1 пружина,

2 груза

0,34

0

0,20

2

0,33

0

0,20

3

0,33

0

0,22

4

0,34

0

0,21

5

0,33

0

0,20

Таблица 1.3

№ опыта

Тело 1

Тело 2

, м/с

, м/с

, м/с

1

Тележка 1

+2 пружины

Тележка 2

+ 1 пружина

0,63

-0,14

0,27

2

0,64

-0,15

0,28

3

0,63

-0,14

0,28

4

0,64

-0,15

0,27

5

0,62

-0,14

0,26

м/c

  1. Оценим относительные потери импульса и кинетической энергии за счет трения по формулам

;.

  1. С помощью таблицы масс для таблицы 1.1 рассчитаем массы ,   соударяющихся тел. Найденные значения занесём в таблицу 4.1 . По данным таблицы 1.1 рассчитаем и занесём в таблицу 4.1 импульсы тел:

, , .      

Таблица 4.1

№ опыта

, кг

, кг

, Н·с

, Н·с

, Н·с

1

0,332

0,3115

0

-0,22

-0,35

2

0

-0,22

-0,35

3

0

-0,22

-0,35

4

0

-0,2

-0,33

5

0

-0,23

-0,37

Таблица1:

  1.    ;
  2.  ;   ;
  3.    ;
  4.   ;
  5.  ;   ;

  1. Вычислим для каждой строки 4.1 относительные изменения импульса и кинетической энергии системы при соударении по формулам

,      

.

  1.  ;

 -0,35

  1.  ;

 -0,35

  1.  ;

 -0,35

  1.  ;

 

  1.  ;

-0,37   

Занесём результаты в таблицу. Рассчитаем средние значения , относительных потерь импульса и энергии по двум последним колонкам таблицы 4.1:

;  .        

Здесь i – номер опыта, N общее число опытов.

По разбросу отдельных значений , найти погрешности их средних значений,

  

где  – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности = 0,7 и количества измерений N. Сравнить разности ,  с соответствующими неопределенностями.

Сравним разности по формулам:

, ,285

,  

  1. По данным таблиц 1.2 и 1.3 вычислим импульсы и относительные изменения импульса и энергии. Результаты представим в таблицах 4.2 и 4.3 подобных таблице 4.1 . По двум последним колонкам таблиц  4.2, 4.3 найдём  средние значения , и сравнить их, соответственно, с  и.

, , .

Таблица 4.2

№ опыта

, кг

, кг

, Н·с

, Н·с

, Н·с

1

0,3115

0

2

0

3

0

4

0

5

0

Таблица 1.2:  

  1.   
  2.   ;
  3.   ;
  4.   ;
  5.   ;

Вычислим для каждой строки Таблицы 4.2 относительные изменения импульса и кинетической энергии системы при соударении по формулам:

,

  1.  ;

     0,73

  1.  ;

     

  1.  ;

     

  1.  ;

     

  1.  ;

     

Занесем результаты в таблицу. Рассчитать средние значения , относительных потерь импульса и энергии по двум последним колонкам таблицы 4.2 по формулам:

;   

Сравним разности по формулам:

Сравним разности по формулам:

, ,298

 ,

Таблица 1.3:

, ,

Таблица 4.3

№ опыта

, кг

, кг

, Н·с

, Н·с

, Н·с

1

0,332

0,709

0,75

-0,55

2

-0,72

-0,54

3

-0.73

-0,52

4

-0,76

-0,57

5

-0,78

-0,57

  1.   

                                                                                                                                                  

  1.   ;
  2.   ;
  3.   ;
  4.   ;

Вычислим для каждой строки Таблицы 4.3 относительные изменения импульса и кинетической энергии системы при соударении по формулам:

,

  1.  ;

     

  1.  ;

     

  1.  ;

     

  1.  ;

     

  1.  ;

     

Занесем результаты в таблицу. Рассчитать средние значения , относительных потерь импульса и энергии по двум последним колонкам таблицы 4.2 по формулам:

;   

 

Сравним разности по формулам:

, -0,29,33        , 0,01=-0,50

Упражнение 2.

Таблица 3.1. Разгоняемое тело – тележка 1

№ опыта

Состав подвески

, с

, с

1

крючок +шайба 1

1,6

3,9

2

крючок +шайбы 2

1,5

3,6

3

крючок +шайбы 1,2

0,7

1,9

4

крючок +шайбы 1,3

0,6

1,8

5

крючок +шайбы 1,2,3

0,5

1,5

  1. С помощью таблицы масс для таблицы 3.1 рассчитаем значения массы подвески . Найденные значения занесём в таблицу 6.1 .

Таблица 6.1

№ опыта

, кг

, м/с2

, Н

1

0,01343

0,102

0,13

2

0,01494

0,121

0,14

3

0,02488

0,416

0,23

4

0,02691

0,451

0,25

5

0,03685

0,650

0,34

  1. Используя значения координат оптических ворот и данные из  таблицы 3.1, вычислим и запишем в таблицу 6.1 ускорение тележки и силу натяжения нити:

, .

Ускорение свободного падения взять  м/ с2 (на широте С-Петербурга). Формула для ускорения следует из координатного представления равноускоренного движения без начальной скорости: . Формула для силы натяжения получается из уравнения .

  1.      ;        
  2.      ;         
  3.         ;  
  4.      ;          
  5.      ;         
  6. В соответствии со вторым законом Ньютона,

если сила трения не изменяется во время эксперимента, то натяжение нити связано с ускорением линейной зависимостью:

.          

Угловой коэффициент этой зависимости равен массе тележки, а значение силы натяжения  при нулевом ускорении равно силе трения .

  1. Пользуясь таблицей 6.1., нанесём экспериментальные точки на диаграмму от . Проведём аппроксимирующую прямую (см. график 1). Выберем на этой прямой достаточно удаленные друг от друга точки А(0,7;0,35) и В(0;0,1) . По их координатам вычислить массу тележки как угловой коэффициент прямой:

.

  

  1. По отклонениям ординат экспериментальных точек от соответствующих ординат точек аппроксимирующей прямой рассчитаем погрешность:

.

  1. Запишем найденный доверительный интервал для массы разгоняемой тележки:

.

                

Значение М попадает в табличный интервал.

  1. Выполнить расчеты пунктов 7,8 для данных из таблиц 3.2, 3.3 , заполнив таблицы 6.2, 6.3, подобные таблице 6.1 .

Таблица 3.2. Разгоняемое тело – тележка 1

№ опыта

Состав подвески

, с

, с

1

крючок +шайбы 1,2

1,3

3,7

2

крючок +шайбы 2,3

1,2

3,5

3

крючок +шайбы 1,2,3

0,9

2,5

С помощью таблицы масс для таблицы 3.2 рассчитаем значения массы подвески . Найденные значения занесем в таблицу 6.2 .

Таблица 6.2

№ опыта

, кг

, м/с2

, Н

1

0,02488

0,108

0,24

2

0,02691

0,12

0,26

3

0,03685

0,238

0,35

Используя значения координат оптических ворот и данные из  таблицы 3.2, вычислим и запишем в таблицу 6.2 ускорение тележки и силу натяжения нити:

, .       

Ускорение свободного падения возьмем  м/ с2 (на широте С-Петербурга).

  1.         ;  
  2.       ;  
  3.           ;  
  4. Используя таблицы 6.2, построить на той же, что в п.10, диаграмме графики зависимости от . Из графиков по формулам , найдём доверительные интервалы для массы тележки с утяжелителем и двух тележек с утяжелителем. Вычислим  массы этих же тел с помощью таблицы масс.

Построим график и аппроксимирующую прямую на основе последних двух столбцов таблицы  6.1:

Выберем на этой прямой достаточно удаленные друг от друга точки А (0,1;50) и В(0,8;300) . По их координатам вычислим массу тележки как угловой коэффициент прямой:

.

  1. По отклонениям ординат экспериментальных точек от соответствующих ординат точек аппроксимирующей прямой рассчитаем погрешность:

.

 

  1. Запишем найденный доверительный интервал для массы разгоняемой тележки:

.

 

      

Вывод: Табличное значение попадает в полученный нами интервал.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74778. Скорость света. Опыт Майкельсона. Принцип относительности Эйнштейна. Скорость света 18.63 KB
  Скорость света относится к фундаментальным физическим постоянным которые характеризуют не просто отдельные тела а свойства мира в целом. По современным представлениям скорость света в вакууме предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.
74779. Преобразования Лоренца. Релятивистское изменение длин и промежутков времени. “Парадокс близнецов” 44.5 KB
  Преобразованиями Лоренца в физике в частности в специальной теории относительности СТО называются преобразования которым подвергаются пространственно-временные координаты xyzt каждого события при переходе от одной инерциальной системы отсчета ИСО к другой.
74780. Релятивистский закон сложения скоростей. Изменение массы со скоростью. Связь массы и энергии 56 KB
  Произведя соответствующие преобразования получаем релятивистский закон сложения скоростей специальной теории относительности: Закон взаимосвязи массы и энергии Найдем кинетическую энергию релятивистской частицы.
74781. Термодинамический и статистический подход к изучению поведения систем. Термодинамические параметры. Статистическое и термодинамическое определение абсолютной температуры 30.5 KB
  Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими закономерностями, изучаются с помощью статистического метода. Этот метод основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном счете определяются свойствами частиц системы...
74782. Понятие идеального газа. Давление. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов 85 KB
  Для вывода основного уравнения молекулярно-кинетической теории рассмотрим одноатомный идеальный газ. Предположим, что молекулы газа движутся хаотически, число взаимных столкновений между молекулами газа пренебрежимо мало по сравнению с числом ударов о стенки сосуда...
74783. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа. Первое начало термодинамики. Примеры 35.5 KB
  Таким образом, можно говорить о двух формах передачи энергии от одних тел к другим: в форме работы и в форме теплоты. Энергия механического движения может превращаться в энергию теплового движения и наоборот.
74784. Теплоемкость (полная, удельная, молярная). Теплоемкость идеального газа (при постоянном давление и объеме). Формула Майера 46.5 KB
  Выражение (53.6) называется уравнением Майера; оно показывает, что Ср всегда больше СV на величину молярной газовой постоянной. Это объясняется тем, что при нагревании газа при постоянном давлении требуется еще дополнительное количество теплоты на совершение работы расширения газа...
74785. Первое начало термодинамики. Круговые, обратимые и необратимые процессы. Тепловая машина Карно и ее кпд 54 KB
  Внутренняя энергия системы может изменяться в результате различных процессов например совершения над системой работы или сообщения ей теплоты. С другой стороны температуру газа и его внутреннюю энергию можно увеличить за счет сообщения ему некоторого количества теплоты...
74786. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам 69 KB
  Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.