Із навчальної дисципліни фізика

 

Розділ «МЕХАНІКА»

 

для студентів інженерно-технічних напрямів підготовки

денної, заочної та дистанційної форм навчання

 

Рекомендовано

науково-методичною

радою НВГП

протокол № від..2013 р.

РІВНЕ – 2013

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт із навчальної дисципліни фізика, розділ «МЕХАНІКА» для студентів інженерно-технічних напрямів підготовки денної, заочної та дистанційної форм навчання / О.Д. Кочергіна, В.Ф. Орленко, В.Р. Гаєвський, Рівне: НУВГП, 2013,- 35 с.

 

Упорядник:

Кочергіна О.Д., асистент кафедри хімії та фізики;

Орленко В.Ф., канд. фіз.-мат. наук, доцент кафедри хімії та фізики;

Гаєвський В.Р., канд. фіз.-мат. наук, доцент кафедри хімії та фізики

 

Відповідальний за випуск Гаращенко В.І., доцент, кафедри хімії та фізики.

 

©Кочергіна О.Д.,Орленко В.Ф,

Гаєвський В.Р, 2013

© НУВГП, 2013

ЗМІСТ

Вступне заняття

Вимірювання фізичних величин, похибки вимірювань- 4

Лабораторна робота № 1.1

Вивчення кінематики і динаміки поступального руху на машині Атвуда- 8

Лабораторна робота № 1.2

Визначення моменту інерції твердих тіл за допомогою крутильних коливань 12

Лабораторна робота № 1.3

Визначення моменту інерції маятника Максвела- 16

Лабораторна робота № 1.4

Вивчення центрального удару тіл- 20

Лабораторна робота № 1.5

Визначення моменту інерції маятника Обер бека- 24

Лабораторна робота №1.6

Визначення модуля Юнга за згином стержня- 28

Додаток 1 Приклад оформлення титульної сторінки- 33

Додаток 2 Приклад оформлення звіту- 34

Література- 32

Вступ

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з механіки створені з метою кращого засвоєння теоретичного та практичного курсу фізики, набуття студентами навичок експериментальних досліджень та обробки результатів вимірювань.

В кожній роботі вказана мета і завдання, теоретичні відомості, опис експериментальної установки та хід роботи.

Кафедрою розроблено оптитимальний режим виконання лабораторних робіт, кожна з яких має програмне забезпечення обробки результатів вимірювань. Це дає можливість студенту при необхідній підготовці виконати, оформити звіт і захистити лабораторну роботу на протязі одного заняття. Форма звіту приведена у додатках 1 та 2.

Вступне заняття

Вимірювання фізичних величин, похибки вимірювань

 

Види вимірювань

Виміряти фізичну величину означає порівняти її з однорідною, яка прийнята за одиницю вимірювання.

Основними одиницями виміру в СІ є метр (довжина), кілограм (маса), секунда (час), кельвін (температура), моль (кількість речовини), ампер (сила струму), кандела (сила світла).

За способом одержання результату розрізняють прямі та непрямі вимірювання.

§ При прямих вимірюваннях шукана величина визначається безпосередньо за допомогою вимірювального приладу (розміри – лінійкою, штангенциркулем, мікрометром тощо; маса – терезами; час – секундоміром; сила струму – амперметром і т. д.).

§ Результат непрямого вимірювання визначається при підстановці значень прямих вимірювань до розрахункової формули.

 

Абсолютна і відносна похибки вимірювання.

Нехай при прямому вимірюванні шуканої фізичної величини х отримали ряд значень x ₁, x ₂, x ₃, … x_n. Найбільш точним наближенням до дійсного значення буде середнє арифметичне цих величин

. (1)

Щоб вказати межі, в яких перебуває дійсне значення шуканої величини, а також для визначення точності вимірювань вводять поняття абсолютної та відносної похибкок.

Абсолютною похибкою деякого і-го вимірювання є модуль різниці між виміряним та середнім значенням цієї величини

. (2)

Середня абсолютна похибка визначається, як середнє арифметичне абсолютних похибок усіх вимірювань

. (3)

Відносна похибка рівна відношенню абсолютної похибки до середнього значення. Часто її виражають у відсотках

(4)

Запис кінцевого результату.

x = x_ср ± Δ x

ε=___%

Правила заокруглень.

1. Числове значення абсолютної похибки заокруглюють в сторону збільшення до однієї цифри відмінної від нуля, і до двох цифр відмінних від нуля, якщо їх сума менша п’яти.

 

(Наприклад: Dк=0,0564»0,06; Dк=0,0126»0,013.)

 

2. Результат вимірювань заокруглюють до того ж десяткового розряду, що і абсолютну похибку (до розряду сумнівної цифри числа).

 

Класифікація похибок

Будь-яке вимірювання не може дати точного (істинного) значення величини. Це пов’язано з впливом різних факторів, по відношенню до яких з похибки вимірювань можна розділити:

1. промах – це результат використання несправного приладу, неправильної методики вимірювань, недбалих дій експериментатора, результат такого вимірювання відкидається;

2. систематична похибка повторюється від досліду до досліду або змінюється за певним законом. Джерелом систематичної похибки є неточність вимірювального приладу, недосконалість методики вимірювань; вона усувається шляхом введення поправок;

3. випадкова похибка змінюється від досліду до досліду і причина її виникнення зумовлена дією великої кількості непередбачуваних факторів. Така похибка може бути оцінена шляхом обробки результатів вимірювань із застосуванням теорії ймовірностей.

Крім випадкової існує приладова похибка,яка визначається за паспортною похибкою приладу.

§ Для найпростіших приладів паспортна приладова похибка рівна половині ціни поділки вимірювального приладу.

§ Для цифрових приладів або приладів, покази яких змінюються стрибкоподібно паспортна похибка рівна ціні поділки.

§ Для постійних і табличних величин похибка рівна половині одиниці останнього розряду. Наприклад: g=9,8 , Δg₀=0,05

 

Обробка результатів вимірювань ( метод Стюдента )

Будь-яке вимірювання має зміст, якщо відомо його абсолютну та відносну похибки. Абсолютна похибка визначає довірчий інтервал, у який з певною надійністю (ймовірністю) попадає шукана величина.

В теорії похибок доводиться, що точне значення вимірюваної величини дорівнює середньому арифметичному з нескінченно великого числа результатів окремих вимірювань. Оскільки на практиці виконати цю умову неможливо, то користуються статистичними методами,одним з яких є метод Стюдента.

Обрахунки можна розділити на два єтапи:

1. обробка результатів прямих вимірювань;

2. обробка результатів непрямих вимірювань.