Projekt Edukacyjny "Sprężyny"
Transkrypt
Projekt Edukacyjny "Sprężyny"
Projekt edukacyjny pt. ,,Sprężyny” 2010/2011 opiekun: Magdalena Szewczyk Osoby uczestniczące: Grupa I: 1. Michał Ferenc 2. Andrzej Baranowski 3. Tomasz Ciborowski Grupa II: 1. 2. 3. 4. Magdalena Sokołowska Karolina Fabiszewska Justyna Wasilewska Daniel Nerowski Grupa III: 1. 2. 3. 4. Marcin Kowalewski Marcin Przestrzelski Mateusz Zacharzewski Marcin Konopka Cel projektu: 1. Zbadanie jak zachowują się materiały sprężyste podczas ich odkształcania pod działaniem sił o różnych wartościach. 2. Pomiar okresu drgań ciężarka na sprężynie oraz zbadanie, od jakich czynników zależy ten okres. Cały projekt realizowany był przez trzy grupy: I Grupa – przeprowadzenie doświadczeń dotyczących odkształcania materiałów sprężystych II Grupa – przeprowadzenie doświadczeń mających na celu pomiar okresu drgań ciężarka na sprężynie III Grupa – analiza i opracowanie wyników I. Wyniki doświadczenia i ich analiza przeprowadzonych przez I grupę. Przebieg doświadczenia: - Zaplanowanie i przygotowanie materiałów i przyborów do doświadczeń (3 sprężyny, gumka recepturka, ciężarki, statyw, linijka) - Dla każdej sprężyny na statywie zawieszano kolejno 1 ciężarek, 2 ciężarki, lub więcej. - Mierzono wydłużanie się sprężyn pod wpływem ciężarków. Zdjęcie 1. Grupa I podczas wykonywania doświadczeń - Zebrane wyniki przedstawiają kolejne tabele: Tabela I mmasa F - siła x - wydłużenie sprężyna 1 m (g) F (N) X (cm) 0 0 0 50 0,5 5 100 1 10,5 150 1,5 15,5 F mg m 50 g 0 ,05 kg m F 0 ,05 kg 10 2 0 ,5 N s SPRĘŻYNA I X 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 F 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Tabela II sprężyna 2 x(cm) 0 5,25 7,25 9,25 11,25 13,25 15,25 x sprężyna 2 F(N) 0 0 50 0,5 100 1 150 1,5 200 2 250 2,5 300 3 m(g) 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 F Tabela III SPRĘŻYNA III X mmasa F - siła x - wydłużenie sprężyna 3 F (N) X (cm) 0 0 0 50 0,5 4,75 100 1 12,25 150 1,5 23,25 m (g) 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 F 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Tabela IV Gumka recepturka X F - siła x - wydłużenie Gumka recepturka m (g) F (N) X (cm) 0 0 0 50 0,5 5 100 1 13 150 1,5 30 35 30 25 20 15 10 5 0 F 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Wnioski: Im większa siła tym większe wydłużenie sprężyn. Dla sprężyny I i II (poza jednym punktem) są to zależności wprost proporcjonalne czyli tyle razy ile zwiększa się siła, tyle razy zwiększa się wydłużenie. Natomiast dla sprężyny III i gumki recepturki otrzymane wykresy zależności wydłużenia od siły nie przedstawiają linii prostej. Może to być wynikiem niedokładności pomiarów bądź w przypadku gumki recepturki tego, że taka gumka nie jest idealnie sprężysta tzn. po rozciągnięciu nie wraca do pierwotnej długości. II. Wyniki doświadczenia i ich analiza przeprowadzone przez II grupę. Przebieg doświadczenia: - Zaplanowanie i przygotowanie materiałów i przyborów do doświadczeń (2 sprężyny, ciężarki, statyw, linijka, zegarek z stoperem) - Dla każdej sprężyny na statywie zawieszano kolejno ciężarek i wprawiano go w drgania. - Mierzono 10 okresów drań, aby zminimalizować błąd czasu reakcji potrzebnej na uruchomienie i zatrzymanie stopera. Pomiary wykonywano trzykrotnie, a następnie liczono średnią arytmetyczną. Uzyskany wynik dzielono przez 10 - był to jeden okres drgań. - Zmieniano także początkowe wychylenie ciężarka oraz jego masę. Zdjęcie 2 Grupa II Wykonuje doświadczenie Zdjęcie 3 Grupa II Wykonuje doświadczenie - Zebrane wyniki przedstawiają kolejne tabele Tabela I Pomiary okresu drgań sprężyna masa w (g) 1 50 wychylanie w (cm) 2,5 50 5 3,37 3,243,29 : 10 0,329 3,26 100 2,5 5,53 4,77 5,14 : 10 0,514 5,13 100 5 5,44 4,995,26 : 10 0,526 5,35 czas w (s) 3,69 4,003,65 : 10 0,365 3,82 Tabela II sprężyna masa w (g) wychylanie w (cm) 2,5 2,86 3,032,92 : 10 0,292 2,88 5 3,17 3,063,08 : 10 0,308 3,00 2,5 4,20 3,84 3,93 : 10 0,393 3,76 5 3,88 4,093,92 : 10 0,392 3,80 2 50 50 100 100 czas w (s) Wnioski: Okres drgań: - zależy od rodzaju sprężyny, im sprężyna bardziej „miękka” tym okres drgań jest krótszy - zależy od masy ciężarka zawieszonego na sprężynie, im większa masa tym okres drgań jest dłuższy - niewielki wpływ na okres drgań ma także początkowe wychylenie ciężarka