LABORATORNÍ CVIČENÍ Z FYZIKY

Podobné dokumenty
STANOVENÍ TÍHOVÉHO ZRYCHLENÍ REVERZNÍM KYVADLEM A STUDIUM GRAVITAČNÍHO POLE

5. Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem a studium gravitačního pole

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z FYZIKY

Laboratorní úloha č. 3 Spřažená kyvadla. Max Šauer

Měření tíhového zrychlení reverzním kyvadlem

TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD. 9, m s.

Řešení úloh 1. kola 51. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D = s v 2

Vzorový protokol pro předmět Zpracování experimentu. Tento protokol by měl sloužit jako vzor pro tvorbu vašich vlastních protokolů.

Laboratorní práce č. 3: Kmitání mechanického oscilátoru

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

ZÁKLADY FYZIKÁLNÍCH MĚŘENÍ FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 5: Měření tíhového zrychlení

Mechanické kmitání - určení tíhového zrychlení kyvadlem

Téma: Analýza kmitavého pohybu harmonického oscilátoru

PRAKTIKUM I Mechanika a molekulová fyzika

2. Fyzikální kyvadlo (2.2) nebo pro homogenní tělesa. kde r je vzdálenost elementu dm, resp. dv, od osy otáčení, ρ je hustota tělesa, dv je objem

ANALÝZA PRŮCHODU PAPRSKOVÝCH SVAZKŮ KOUTOVÝM ODRAŽEČEM

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Katedra fyziky, Studentská 2, Liberec

3. V případě dvou na sebe kolmých posunutí o velikostech 3 cm a 4 cm obdržíme výsledné posunutí o velikosti a) 8 cm b) 7 cm c) 6 cm d) 5 cm *

Řešení úloh 1. kola 48. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D Autořiúloh:J.Jírů(1,3,4,7),I.Čáp(5),I.Volf(2),J.JírůaP.Šedivý(6)

MOMENT SETRVAČNOSTI 2009 Tomáš BOROVIČKA B.11

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Matematické kyvadlo.

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

3. Vypočítejte chybu, které se dopouštíte idealizací reálného kyvadla v rámci modelu kyvadla matematického.

KMITÁNÍ PRUŽINY. Pomůcky: Postup: Jaroslav Reichl, LabQuest, sonda siloměr, těleso kmitající na pružině

ÚSTŘEDNÍ KOMISE FYZIKÁLNÍ OLYMPIÁDY ČESKÉ REPUBLIKY

PŘÍTECH. Smykové tření

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

DĚLENÍ HETEROGENNÍCH SMĚSÍ PŮSOBENÍM ODSTŘEDIVÉ SÍLY

Rychlost, zrychlení, tíhové zrychlení

Graf závislosti dráhy s na počtu kyvů n 2 pro h = 0,2 m. Graf závislosti dráhy s na počtu kyvů n 2 pro h = 0,3 m

1. Změřte momenty setrvačnosti kvádru vzhledem k hlavním osám setrvačnosti.

5. Pro jednu pružinu změřte závislost stupně vazby na vzdálenosti zavěšení pružiny od uložení

(3) Vypočítejte moment setrvačnosti kvádru vzhledem k zadané obecné ose rotace.

Rovnice rovnoměrně zrychleného pohybu

Dynamika rotačního pohybu

Určení hmotnosti zeměkoule vychází ze základního Newtonova vztahu (1) mezi gravitačním zrychlením a g a hmotností M Z gravitačního centra (Země).

MĚŘENÍ MOMENTU SETRVAČNOSTI Z DOBY KYVU

MOMENT SETRVAČNOSTI. Obecná část Pomocí Newtonova pohybového zákona síly můžeme odvodit pohybovou rovnici pro rotační pohyb:

Výfučtení: Triky v řešení fyzikálních úkolů

Mechanické kmitání a vlnění, Pohlovo kyvadlo

Ing. Petra Cihlářová. Odborný garant: Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc.

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

MOMENT SETRVAČNOSTI. Obecná část Pomocí Newtonova pohybového zákona síly můžeme odvodit pohybovou rovnici pro rotační pohyb:

4. Práce, výkon, energie

Obsah. Kmitavý pohyb. 2 Kinematika kmitavého pohybu 2. 4 Dynamika kmitavého pohybu 7. 5 Přeměny energie v mechanickém oscilátoru 9

(test version, not revised) 9. prosince 2009

přírodovědných a technických oborů. Scientia in educatione, roč. 5 (2014), č. 1, s

Návody na výpočty směrových a sklonových poměrů dle zadání do cvičení

Laboratorní práce č. 3: Měření součinitele smykového tření

Harmonické oscilátory

Laboratorní práce č. 2: Měření velikosti zrychlení přímočarého pohybu

Téma: Měření tíhového zrychlení.

Propočty přechodu Venuše 8. června 2004

Fyzikální praktikum I

Derivace goniometrických. Jakub Michálek,

1.1.7 Rovnoměrný pohyb II

B. MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8

Lab. skup. Spolupracoval Měřeno dne Odevzdáno dne. Příprava Opravy Učitel Hodnocení

FYZIKA 1. ROČNÍK. Tématický plán. Hodiny: Září 7 Říjen 8 Listopad 8 Prosinec 6 Leden 8 Únor 6 Březen 8 Duben 8 Květen 8 Červen 6.

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

II. Kinematika hmotného bodu

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Příklady kmitavých pohybů. Mechanické kmitání (oscilace)

Laboratorní úloha č. 5 Faradayovy zákony, tíhové zrychlení

Rovnice rovnoměrně zrychleného pohybu

pracovní list studenta Kmitání Studium kmitavého pohybu a určení setrvačné hmotnosti tělesa

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

Měření hodnoty g z periody kmitů kyvadla

Fyzika 1 - rámcové příklady Kinematika a dynamika hmotného bodu, gravitační pole

KINEMATIKA HMOTNÉHO BODU. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Několik nápadů o volném pádu. Pracovní listy

INSTITUT FYZIKY VŠB-TU OSTRAVA Číslo práce

Mechanické kmitání (oscilace)

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Derivace goniometrických funkcí

MECHANICKÉ KMITÁNÍ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 3.A

8.6 Dynamika kmitavého pohybu, pružinový oscilátor

Automatizace Úloha č.1. Identifikace regulované soustavy Strejcovou metodou

FYZIKA I. Kyvadlový pohyb. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

Digitální učební materiál

Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání

přednáška TLAK - TAH. Prvky namáhané kombinací normálové síly a ohybového momentu

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

2 Fyzikální aplikace. Předpokládejme, že f (x 0 ) existuje. Je-li f (x 0 ) vlastní, pak rovnice tečny ke grafu funkce f v bodě [x 0, f(x 0 )] je

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

Úloha 3: Mřížkový spektrometr

Základní měření s výchylkovými multimetry Laboratorní cvičení č. 1

Měření momentu setrvačnosti

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2015

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

b) Maximální velikost zrychlení automobilu, nemají-li kola prokluzovat, je a = f g. Automobil se bude rozjíždět po dobu t = v 0 fg = mfgv 0

Měření momentu setrvačnosti prstence dynamickou metodou

1.1. Metoda kyvů. Tato metoda spočívá v tom, že na obvod kola do vzdálenosti l od osy

Laboratorní práce č. 1: Měření délky

Transkript:

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE KATEDRA FYZIKY LABORATORNÍ CVIČENÍ Z FYZIKY méno Stanilav Matoušek Datum měření 16. 5. 5 Stud. rok 4/5 Ročník 1. Datum odevzdání 3. 5. 5 Stud. kupina 158/45 Lab. kupina 1 Klaifikace Čílo úlohy 6 Název úlohy Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem a tudium gravitačního pole

Úkol merania 1. Určete velikot tíhového zrychlení pro Prahu reverzním kyvadlem. Proveďte korekci výledné hodnoty doby kyvu pro reverzní kyvadlo pomocí vztahu ~ φm / (1+1/4 in φm/) a porovnejte korigovanou hodnotu hodnotou naměřenou 3. Vypracujte graf záviloti d a h na poloze čočky. Obecná čať Tíhové zrychlení Tíhová íla je íla, jaká půobí na hmotný bod v zemkém tíhovém poli. e ložena z gravitační íly F g mířící do tředu Země a odtředivé íly F od, která je kolmá na rotaci Země. m Mz Podle Newtonova gravitačního zákona platí Fg κ, kde r je vzdálenot od tředu Země, M z r je hmotnot Země a κ je gravitační kontanta. Odtředivá íla půobící na těleo vlivem zemké rotace závií na vzdálenoti tělea od oy rotace. Pro velikot odtředivého zrychlení na pocrhu platí: F od m. a od a od R z. ω z.co α kde ω z je úhlová rychlot otáčení Země, α je zeměpiná šířka. Reverzní kyvadlo Reverzní kyvadlo je zvláštním typem fyzického kyvadla. Skládá e z kovové tyče e dvěma oami O, O vytvořenými dvěma břity otřími proti obě. Po tyči e může pohybovat těžká čočka. Na kyvadlo půobí moment tíhové íly M -mgd in ϕ, kde m je hmotnot kyvadla, d je vzdálenot těžiště od oy otáčení a ϕ je okamžitá výchylka. Pro těleo otáčející e kolem pevné oy platí d ϕ ε M, kde ε je úhlové zrychlení kyvadla a dt je moment etrvačnoti. d ϕ mgd Dotaneme pohybovou rovnici + in ϕ. dt d ϕ Pro malé rozkyvy můžeme položit inϕ ϕ, čímž zíkáme rovnici + ω ϕ, kde ω je dt kruhová frekvence kyvadla. Doba kyvu je pak rovna ml l Pro matematické kyvadlo platí π π mgl g. π mgd. Délce l matematického kyvadla odpovídá u fyzikálního kyvadla výraz L, kde L je redukovaná délka fyzického kyvadla. e-li moment etrvačnoti fyzického kyvadla jdoucí těžištěm, pak pro moment etrvačnoti vzhledem k oe O podle Steinerovy věty platí + L + d. Pro redukovanou délku kyvadla L vzhledem k oe O platí + m(l - d) L + ( L d) ml ( d) ml ( d) L Z toho vyplývá, že L L, a. Potom vzdálenot o OO L určuje redukovanou délku kyvadla, přílušnou době kyvu, pro niž platí L π g. Změříme-li L a L, můžeme vypočítat g π.

Použité prítroje a pomôcky 1. Reverzní kyvadlo L (,596 ±, 1)[ m]. Čítač kyvu e topkami 3. Závě optickým nímačem 4. Svinovací měřítko Potup meraní 1. Zapněte čítač e topkami íťovým pínačem a druhý přepínač přepněte do polohy "START".. Zavěte kyvadlo v poloze čočkou dole a natavenou na co nejkratší vzdálenot od břitu. Nezapomeňte vždy lehce dotáhnout pojišťovací matku. Kyvadlo vychylte z rovnovážné polohy k levému dorazu, aniž by e ho však dotýkalo a puťte jej. 3. Náledné v libovolném okamžiku tikněte tlačítko "NULOVÁNÍ". Čítač kyvů e vynuluje a od prvního průchodu rovnovážnou polohou začne měřit ča a počítat kyvy. Po každém tém kyvu zůtane na dipleji čau zobrazen ča tého kyvu ai 5 ekund. 4. Odečtěte ča 1 d. Kyvadlo zavěte v poloze čočkou nahoře, opět ho vychylte k levému dorazu a odečtěte ča 1 h. 5. Zvětšete vzdálenot čočky od břitu o dvě otáčky čočky (toupání závitu je 1 mm) a měření opakujte dle bodů., 3. a 4. Naměřené doby kyvu vynete do grafu jako funkci polohy čočky reverního kyvadla. 6. V měření pokračujte dokud e křivky vyjadřující závilot a d na poloze čočky neprotnou. h 7. Nachází-li e čočka v poloze, která odpovídá průečíku obou křivek, proveďte ještě jednou měření doby kyvu z 5 kyvů podle obou o. 8. Určete třední hodnotu z 5 d a 5 h a pro ní vypočítejte hodnotu tíhového zrychlení. 9. Odhadněte přenot měření čau a přenot určení vzdálenoti břitů reverního kyvadla a z těchto hodnot vypočtěte přenot měřícího zařízení jako celku. 1. Zíkané hodnoty porovnejte tabulkovou hodnotou pro Prahu. Namerané hodnoty a pracované výledky Poloha čočky Vzdialenoť č. merania 1 d (dole) 1 h (hore) břitů L [mm] 1 77, 76,58 1 77,9 76,68 3 77,3 77,4 3 4 77,37 77,14 4 5 77,45 77,39 5 6 77,48 77,5 5,5 Poloha čočky Vzdialenoť č. merania 5 d (dole) 5 h (hore) břitů L [mm] 7 387, 387,36 5,5

Graf záviloti dôb kyvu na polohe čočky 77,6 77,4 Doba kyvu [] 77, 77 76,8 dole hore 76,6 76,4 1 3 4 5 6 Vzdialenoť čočky [mm] Výpočet tíhového zrýchlenia: Určenie trednej doby 5 d a 5 h : 5 d + 5 h 387, + 387,36 5 387,9 3 774,58 1 5 Výpočet hodnoty tíhového zrýchlenia g pre : π L π,596 g 9,84[ m ],77458 387,9 Odchýlky úboru nameraných hodnôt od aritmetického priemeru : 387, d, 77444[] 5 387,36 d, 7747[] 5 4 1,4 1 od oh od oh o 1,4 1 o 4 ϑ( ) Pravdepodobná chyba merania: ( ) n 1 1 8 5 ϑ ( ) ( 1,96 1 ) 9,33. i 1 3 n( n 1) i 1 3 Pravdepodobná chyba g potom je: ϑ ( g) ϑ( ) ( L) 11,765 5,99 9,33 1 +,17[ m ] π L π ϑ 3 +,465,6 Výledná hodnota g teda je: g ( 9,84 ±,17)[ m ]

Zhodnotenie výledkov meraní Vypočítaná hodnota tíhového zrýchlenia ( 9,84 ±,17)[ m ] Prahu 9,814[ m ] g a od tabuľkovej hodnoty pre g P líši len o,7%. Meranie bolo taktiež prevedené vhodne zvolenou polohou čočky. Neprenoti merania ú najkôr pôobené digitálnymi topkami v čítači kyvov (keby merali prene na zobrazovaný počet miet, potom by bola odchýlka merania čau ϑ(t) ±,1). Kontrolné otázky 1. Ako závií tíhové zrýchlenie na zemepinej šírke? Tíhové zrýchlenie je najväčšie na póloch, kde nepôobí odtredivá ila a zmenšuje a merom k rovníku.. Závií tíhové zrýchlenie takito na zemepinej dĺžke? Nie, nezávií. 3. edná a v prípade fyzického kyvadla o pohyb prene harmonický? Nie, ale pre malé rozkyvy z rovnovážnej polohy uvažujeme in ϕ ϕ (pre ϕ 5 a doputíme chyby,5 %). 4. Pre akú zemepinú šírku je tíhové zrýchlenie minimálne? Tíhové zrýchlenie je minimálne na rovníku. 5. Ako znie Steinerova veta? Moment zotrvačnoti telea k ľubovoľnej oi je rovný momentu zotrvačnoti hmotného bodu v ťažiku, ktorého hmotnoť m je rovná hmotnoti telea, zväčšenému o moment zotrvačnoti telea vzhľadom k rovnobežnej oi prechádzajúcej ťažikom. 6. Ako definujeme redukovanú dĺžku fyzického kyvadla? Redukovaná dĺžka fyzického kyvadla a rovná dĺžke matematického kyvadla, ktoré má rovnakú dobu kyvu ako dané fyzické kyvadlo. 7. Aké ily, okrem gravitačnej, pôobia na teleo v útave pojenej o Zemou? Zotrvačná, Eulerova, Corioliova a odtredivá ila. Použitá literatúra M. Bednařík, P. Koníček, O. iříček: Fyzika I a II - Fyzikální praktikum, Vydavateltví ČVUT, 3