2. Описание лабораторной установки
Установка для определения времени удара включает в себя:
– универсальный источник питания,
– вольтметр ВК7 -15,
– прибор ФП 109М.
Прибор ФП 109М – это прибор настольного типа. На его массивном основании 1 (рис.3) расположен куб 2 с укрепленными не нем образцами 3 из различных материалов. Материалы обладают разными упругими характеристиками. Куб 3 обладает большой массой, он служит неподвижной стенкой для удара шара. Куб имеет возможность поворота вокруг своей оси и фиксации его граней перпендикулярно направлению удара. На основании 1 закреплена стойка 4. Стержень 5 закреплен на кронштейне 6, жестко связанном со стойкой 4. На стержне подвешен стальной шар, который может отклоняться от вертикального положения в пределах 0 – 50°. Удержание шара в исходном положении и пуск его осуществляется укреплением на штанге 7 электромагнитом 8. Угол отклонения шара определяется по шкале 9.
На основании прибора расположены клеммы для включения прибора в электрическую измерительную схему и выключатель 10 для управления работой прибора.
Рис. 3
Работа прибора основана на следующем принципе. При замыкании ключа К заряжается конденсатор С до напряжения При этом электромагнит отпускает шарик, который, ударяясь о грань куба, замыкает электрическую цепь Замыкание цепи происходит только во время удара. При этом напряжение на конденсаторе уменьшается до значения за счет разрядки конденсатора С по экспоненте
где время удара, которое можно определить по формуле:
(11)
Погрешность определения времени удара равна:
(12)
Рис. 4
1 – кнопки вида измерений
2 – переключатель пределов измерений,
3 – регулятор установки нуля,
ВК7-15 обеспечивает измерение напряжений с погрешностью
(0,02) (13)
Рис. 5
3. Порядок выполнения работы
1. Включить вольтметр ВК7-15 и источник питания УИП-2 в сеть 220 В.
2. Включить вольтметр кнопкой и дать прибору прогреться 5 минут.
3. Установить предел измерения прибора, 10В.
4. Проверить установку нуля прибора. При выключенном источнике питания установить нуль прибора ручкой «О».
5. Включить УИП-2 тумблером «СЕТЬ»
7. Тумблер включения на панели установки ФП 109М перевести в положение «вкл.».
8. С помощью регулятора на передней панели УИП-2 установить напряжение на вольтметре . Отсчет напряжения вести по вольтметру.
9. Взять рукой шарик, отвести его к электромагниту, который должен удерживать шарик в отведенном состоянии.
10. Тумблер включения на панели установки ФП 109М перевести в положение «вкл.» При этом электромагнит освобождает шарик. Шарик ударяясь о грань куба, отскакивает от него. После этого необходимо поймать шарик рукой, тем самым прекратить разрядку конденсатора С. Зафиксировать показания вольтметра и угол , на который отскочил шарик.
11. п.10 повторить не менее 5 раз для каждой грани куба. Данные свести в таблицу 1.
12. Для каждого материала рассчитайте время удара по формуле (11) и коэффициент восстановления относительной скорости по формуле (10).
13. Рассчитайте кинетическую энергию шара до и после удара ( и соответственно) и определите часть кинетической энергии, которая в результате удара перешла во внутреннюю:
14. Согласно известной методике, выведите формулы для определения погрешностей найденных величин. Рассчитайте их. Результаты расчетов сведите в таблицу 2.
15. Порядок выключения установки:
Выключить УИП-2 тумблером «СЕТЬ»
Выключить ВК7-15, нажать кнопку «ВЫКЛ»
Вынуть вилки приборов из розеток 220 В.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ
Таблица 1
Мате-риал |
№ п/п |
, В |
, В |
|
|
|
|
, кг |
, кг |
1 |
1 2 3 4 5 ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 2 3 4 5 ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 2 3 4 5 ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ
Таблица 2
Материал |
№ п/п |
, с |
, с |
, Дж |
, Дж |
, Дж |
, Дж |
, Дж |
, Дж |
|
|
1 |
1 2 3 4 5 ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 2 3 4 5 ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 2 3 4 5 ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данные для расчетов:
Ом
Ф
Ом
Ф
кг