50390

Изучение основ теории погрешностей и методов обработки экспериментальных результатов. Определение кинематических характеристик по стробоскопическим фотографиям

Лабораторная работа

Физика

Экспериментальные точки не должны сливаться друг с другом; Масштабы вдоль всей оси следует выбирать так чтобы основная часть графика имела наклон близкий к углу 45 и лежала в средней части между осями. Построение графиков: на график наносятся все полученные точки через точки проводится наилучшая плавная кривая. Найти модуль скорости точки в середине интервала наблюдения и углы составляемые вектором скорости с осями координат в этот момент времени. Найти ускорение точки в тот же момент времени Изобразить вектор ускорения.

Русский

2014-01-21

1.07 MB

2 чел.

  1.  Цель работы: Изучение основ теории погрешностей и методов обработки экспериментальных результатов. Определение кинематических характеристик по стробоскопическим фотографиям.
  2.  Приборы и принадлежности: стробоскопические фотографии, линейка, карандаш.
  3.  Основы теории погрешностей и методы обработки экспериментальных результатов:

Теоретические сведения

Измерения. Погрешности измерений.

Измерение – нахождение значений физических величин, характеризующих явление, опытным путём с помощью специальных технических средств. В учебных лабораториях чаще всего используется два вида измерений: прямые и косвенные.

Прямыми называются измерения, в которых значение измеряемой величины находится непосредственно из отсчёта по шкале прибора.

Косвенными называются измерения, при которых интересующая величина находится как функция одной или нескольких прямым образом измеряемых величин.

Какими бы не были точными измерения, всегда полученное значение отличается от фактического.

Ошибкой измерения называется разность

Δхизм – хист.

Ошибки измерений систематизируются по двум основным признакам: месту возникновения и характеру проявления, следующим образом:

Основная задача физического измерения состоит в том, чтобы указать интервал, внутри которого с заданной наперёд вероятностью находится истинное значение искомой величины.

Графическая обработка результатов

Выбор координатных осей по оси абсцисс всегда откладывается аргумент, а по оси ординат – функция.

Выбор масштаба. При выборе масштаба необходимо учитывать следующие правила:

  1.  Шкалы на всех осях должны легко читаться, поэтому одна клеточка на миллиметровой бумаге должна соответствовать удобному числу единиц  измеряемой величины.
  2.  Экспериментальные точки не должны сливаться друг с другом;
  3.  Масштабы вдоль всей оси следует выбирать так, чтобы основная часть графика имела наклон близкий к углу 45° и лежала в средней части между осями.
  4.  Если на графике необязательно иметь начало координат, начало и конец разметки на координатных осях должны соответствовать минимальным и максимальным значениям аргумента и функции.

Построение графиков: на график наносятся все полученные точки, через точки проводится наилучшая плавная кривая. Непосредственное соединение точек ломанной кривой не допускается

Нанесение ошибок на график: Ошибка в экспериментальном значении указывается в виде крестиков, размеры которых в выбранном масштабе дают удвоенное значение погрешности в этом масштабе.

                     Рис 2.

Основные правила приближённых вычислений.

Общее правило – при вычислении сумм, разностей, произведений, частный результат не должен содержать больше значащих цифр, чем наименее точное из всех вычислений.

При вычислении функций ограничиваются числом значащих цифр аргумента. Если результат вычисления является промежуточным и используются при дальнейшем вычислении, нужно сохранить в нем на 1 значащую цифру больше чем это требуется предыдущим правилом, если вычисляемое выражение входят постоянные типа π, γ, константы приборов и т.п., следует для них брать значащих цифр на одну больше, чем в самом неточном из участвующих в выражении чисел. Это делается для того, чтобы вычисления с постоянными не вносили дополнительной  ошибки.

Если это по каким-либо причинам не возможно, то соответствующую константу в выражении для физической величины следует рассматривать наравне с другими переменными и в окончательное выражение для физической величины будет входить в погрешность соответствующие константы.

Абсолютную погрешность следует всегда выражать в тех же единицах, что и саму измеряемую величину.

Вычисленные погрешности прямых и косвенных измерений должны округляться до 1-й значащей цифры, за исключением тех случаев, когда она равна 1 – в этом случае сохраняется две значащих цифры, причём вторая из них округляется до 5-ти.

Ход работы

Задание №1 Определение кинематических характеристик по стробоскопическим фотографиям

Найти кинематический закон движения.

Рисунок 3.

Таблица 1. Координаты точек на стробоскопической фотографии

t, c

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

x, cм

0

30

60

90

120

160

180

210

240

y, см

0

3

7

16

28

45

65

88

115

                                                                            

Рисунок 4. График зависимости Х(t)        Рисунок 5. График зависимости Y(t)                                

На рисунке 4 изображена зависимость Х(t) = 300.00t + 30.00, а на рисунке 5 зависимость y(t) = 183.3 * t2 – 3.1t + 0.5.

Таким образом, мы вывели кинематический закон движения.

Задание 2. Найти модуль скорости точки в середине интервала наблюдения и углы, составляемые вектором скорости с осями координат в этот момент времени. Изобразить вектор скорости на рис. 3.

Z = a*b+с

∆X = ((dz/da)2* ∆a + (dz/db)2* ∆b+(dz/dc)2* ∆c)1/2 = (b2*∆a+a2*∆b+∆c)1/2;

∆X =( ∆x2разб.+ ∆x2окр+∆x2приб.)1/2;

∆Vy =((dVy/dC0 * ∆C0)2 * (dVy/dt * ∆t)2*(dVy/dC1 * ∆C1)2)1/2 =

=((2t*∆C0)2 + (2C0 *  ∆t)2 + ∆C12)1/2

Vy = 2 * 183,3 * t - 3,1;   t = 0,4 с.

Vy = 143,54 м\с;

Vx = 300,00 м\с;

V = (Vx2 + Vy2)1\2;

V = 332,57  м\с;

cosα = Vx \ V; α = 25,56

cosβ = Vy \ V; β = 90 – α = 64,44

∆С0 = 0.1\2 = 0,05;                                                    

∆С1 = 0,1\2 = 0,05;

Vx = 0,005 см\с;   ∆Vy = ((2*0,4*0,05)2 + (2*183,3*0,005)2 + 0,052)1\2 = (0,0016 + 3,36 + 0,0025)1/2 = 1,83 см/с;

∆α = (-1\((1 – cos2 α)1/2 – 1/Vx) * ∆Vx)2 = 6,8*10-5;

∆β = (-1\((1 – cos2 β )1/2 – 1/Vy) * ∆Vy)2 = 1,05

V = (∆Vx2 + ∆Vy2)1/2 = 1,83

Задание 3. Найти ускорение точки в тот же момент времени

Изобразить вектор ускорения.

Находим ах, аy, a.

ах = dVх /dt = 0; аy = dVy/dt = 366,6 см/с2;  

а = (ах2 + аy2)1/2;

а = 366,6 см/с2;

Поскольку же величины от времени не зависят, то такими же они и будут при  t=0,40 c 

Задание 4. Найти тангенсальное и нормальное ускорение точки в тот же момент времени.

аτ =( Vx * ax + Vy * ay)/V= (300*366 + 143,54)/ 332,57 = 330,59 см/с2;

аn = a - аτ;

аn = (a2- аτ2)1/2=157,05 см/с2;

Задание 5. Найти радиус кривизны траектории в точке, соответствующей тому же моменту времени.

R = V2/an = 332,57 2/ 157,05 = 704,25 см.

Вывод:   В ходе лабораторной работы были изучены основы теории погрешностей и методы обработки экспериментальных результатов, а так же  определены кинематические характеристики по стробоскопическим фотографиям.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45380. Соотношение права и морали 51.65 KB
  соотношение права и морали. Единство права и морали заключается в следующем: право и мораль являются универсальными регуляторами поведения людей имеют способность проникать в различные области общественной жизни; право и мораль являются многомерными образованиями имеющими сложную структуру которая состоит из одинаковых и взаимодействующих между собой элементов; право и мораль действуют в едином поле социальных отношений; право и мораль служат общей цели – совершенствованию и упорядочению общественной жизни...
45381. Принципы права понятие и классификация 47.7 KB
  принципы права понятие и классификация Принципы права – это основные исходные начала положения идеи выражающие сущность права как специфического социального регулятора. Они воплощают закономерности права его природу и социальное назначение представляют собой наиболее общие правила поведения которые либо прямо сформулированы в законе либо выводятся из его смысла.Представляется что принципы права должны отражать и выражать основные ценности на которые ориентируется право. Принципы выступают в качестве своеобразной несущей конструкции...
45382. ТГП в системе общественных наук 45.79 KB
  Теория права и государства имея свой предмет функции и метод занимает специфическое место в системе общественных неюридических наук. Философия и теория права и государства. Что касается теории государства и права то она изучает государство и право мно гогранно обращаясь при этом к передовым достижениям философии и используя философские категории сущность содержание и форма часть и целое возможность и действительность система и структура и др. Теория государства и права вооружает философию материалом позволяющим делать обобщения и...
45383. Место и роль тгп в системе юридических наук. 47.03 KB
  Теория государства и права входит в систему юридических наук объединенных общим названием правоведение. По классификации юридических наук она относится к теоретикоисторическим наукам вместе с историей государства и права и историей политических и правовых учений или учений о праве и государстве. История государства и права изучает процесс исторического развития государственноправовых форм жизни конкретных стран в хронологическом порядке т. Теория государства и права исследует развитие государства и права в обобщеннотеоретическом виде...
45384. Предмет и методология тгп 48.66 KB
  Предмет и методология тгп Теория государства и права система научных знаний об объективных свойствах государства и права их внутренней структуре и логике развития; об основных и общих закономерностях возникновения развития и функционирования государственноправовых явлений. Как и любая другая наука теория государства и права имеет свой предмет и метод. Предмет теории государства и права объективные свойства государства и права основные и общие закономерности возникновения развития и функционирования государственных и правовых...
45385. Социально-исторические предпосылки происхождения государства 72 KB
  юридические факты и фактические составы понятие чиды Юридические факты – это определённые жизненные обстоятельства условия ситуации с которыми нормы права связывают возникновение прекращение или изменение правоотношений. Эти факты становятся юридическими не в силу какихто особых внутренних свойств а в результате при знания их таковыми государством законом. Не право порождает подобные факты они возникают и существуют помимо не го но право придает им статус юридических в целях их регуляции и упорядочения общественной и государст...
45386. Основные теории происхождения государств 80 KB
  Теологическая теория Фома Аквинский базируется на идее божественного создания государства с целью реализации общего блага. Теологическая теория пронизана идеей вечности государства его незыблемости. Данная теория основывается на идее происхождения государства в результате соглашения договора как акта разумной воли людей. Договорившись о создании государства люди либо передают правителю часть своих прирожденных прав чтобы потом получить их из его рук один вариант трактовки происхождения государства либо условливаются о сохранении...
45387. Понятие и сущность государства 67.5 KB
  Государство характеризуют следующие признаки отличающие его как от догосударственных так и него сударственных организаций: 1 наличие публичной власти выделенной из общества и не совпадающей с населением страны государство обязательно обладает аппаратом управления принуждения правосудия ибо публичная власть – это чиновники армия полиция суды а также тюрьмы и другие учреждения; 2 система налогов податей займов выступая основной доходной частью бюджета любого государства они необходимы для проведения определённой политики и...
45388. Публичная политическая власть как признак государства. Понятие и свойства, легитимность легальность 47.59 KB
  юридический прецедент как источник права Юридический прецедент судебная практика более распространенный в современном мире источник права чем правовой обычай. Иначе говоря юридический прецедент это следование не общему правилу установленному нормой права а норма сформировавшаяся в результате практики разрешения аналогичных дел. Судебный прецедент признавался источником права еще в Древнем Риме. Многие институты римского права сложились на базе судебных решений.