Instytut Inżynierii Środowiska Państwowa Wyższa Szkoła

Transkrypt

Instytut Inżynierii Środowiska
Państwowa Wyższa Szkoła Wschodnioeuropejska
w Przemyślu
LABORATORIUM
FIZYCZNE
Rok akademicki 2013/2014
I.
REGULAMIN LABORATORIUM
FIZYCZNEGO.
II. OPIS ZESTWAWÓW ĆWICZENIOWYCH .
Państwowej Wyższej Szkoły Wschodnioeuropejskiej w Przemyślu
REGULAMIN LABORATORIUM FIZYCZNEGO
1. Każdy student powinien wykonać 6 ćwiczeń.
2. Warunki uzyskania zaliczenia określa prowadzący podczas pierwszych zajęć.
3. W przypadku usprawiedliwionej nieobecności ćwiczenia należy odrobić w najbliższym
możliwym terminie.
4. Uczestnicy zajęć są zobowiązani do przestrzegania zasad BHP.
5. Do laboratorium nie wolno wnosić żywności i napojów ani ich konsumować.
6. Sposób organizacji pracy grupy przestawia prowadzący podczas pierwszych zajęć.
7. Kolejność realizacji ćwiczeń ustala prowadzący.
8. W razie stwierdzenia nieprzygotowania do zajęć prowadzący ma prawo nie dopuścić
studenta do wykonywania ćwiczenia.
9. Rozliczenie ćwiczenia nie powinno przekroczyć czterech tygodni od wykonania pomiarów.
10. W trakcie wykonywania ćwiczenia studenci ponoszą odpowiedzialność za udostępnione
im wyposażenie pracowni.
11. Uruchomienie zestawów pomiarowych odbywa się za zgodą prowadzącego. Wszelkie
zmiany w zestawach wymagają autoryzacji prowadzącego.
12. Do każdego wykonanego ćwiczenia studenci opracowują indywidualne sprawozdania,
których formę określa prowadzący.
Państwowa Wyższa Szkoła Wschodnioeuropejska w Przemyślu
OPIS ZESTWAWÓW ĆWICZENIOWYCH
LABORATORIUM FIZYCZNEGO
Ćwiczenie 1: WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA PRZEZ
ZGINANIE
I.
Zagadnienia do samodzielnego opracowania
a)Moduł sprężystości
b)Moduł Younga
c)Naprężenie
d)Odkształcenie
e)Współczynnik Poissona
f)Prawo Hooka
II.
Przebieg ćwiczenia
Stanowisko badawcze
Urządzenie do wykonania pomiaru modułu Younga metodą ugięcia składa się z dwóch
podpór oraz płaskowników wymiennych wykonanych z różnych materiałów o różnych
przekrojach prostokątnych. W środku między punktami podparcia zawieszamy szalkę na
strzemiączku. Szalkę obciążamy odważnikami. Strzałkę ugięcia mierzymy przy pomocy
czujnika zegarowego, którego końcówkę stykamy z górną częścią strzemiączka.
Metodologia wykonania pomiarów
L.p.
0
l
a
b
m
λi
Δλ=λ0-λi
m0
1.Zestawić układ według przedstawionego opisu.
2.Wykonać pomiar odstępu między środkami podpór l, szerokości b oraz grubości a
płaskownika.
3.Odczytać λ0 gdy płaskownik jest tylko obciążony szalką i strzemiączkiem (masa m0).
4. Obciążamy płaskownik ciężarkami i odczytujemy λi.
5.Sporządzamy wykres Δλ=f(m) dla funkcji Δλ=km.
6.Metoda najmniejszych kwadratów obliczmy k oraz u(k).
n
k
 m 
i
i 1
n
m
2
i
i 1
n
n
 
i 1
i
 k  i mi
2
i
i 1
n 1
u (k ) 
n
m
i 1
2
i
7.Obliczyć moduł Younga korzystając ze wzoru:
E
gl 3
4kba3
 E
  E
  E
  E

u( E)  
u (l )   
u (b)   
u (a)   
u (k ) 
 l
  b
  a
  k

2
2
2
2
Ćwiczenie 2: MOSTEK WHEATSTONE’A
I.
a) Prawa Kirchhoffa
b) Przewodnik
c) Obwody elektryczne
d) Napięcie
e) Oporność
f) Połączenia oporników
II.
Przebieg ćwiczenia
1. Zmontować układ jak na rysunku:
Stan równowagi mostka wystąpi wtedy, gdy I0  0
Dla I0  0  I1  R1  I2  R 2 oraz I1  R x  I2  R p ,
wtedy:
Rp
Rx

R2
R
R
i ostatecznie R x  R p  1  l p 1
R1
R2
l2
2. Miernik ustawiony na 100 µA należy wyjustować na wartość zero przez przesunięcie
suwaka.
3. Zapisać wartość w tabeli
Lp
l1
lp
R1
Rx
Rxobl
1
2
3
4
5
4. Zmierzyć oporność zastępczą oporników połączonych szeregowo i równolegle
Połączenie
R1
R2
R3
Rz
Rzobl
Szeregowe
Równoległe
5. Zbadać jak zależy oporność od promienia przekroju przewodnika.
Lp
R
l
ρ
1
2
3
4
6. Narysować wykres R=f(r).
7. Obliczyć niepewność wyniku u(Rx)
8. Napisać wzór i obliczyć niepewność wyniku u(Rzobl)
2
 R
  R
  R

u(R x )   x u l p    x u l 2    x u R1 
 l

  R1

 p
  l 2
2
2
r
Ćwiczenie 3: POMIAR LEPKOŚCI CIECZY
I.
a)Właściwości cieczy,
b)Ciecz niutonowska,
c)Prawo Stokes’a,
d)Lepkość kinematyczna,
e)Lepkość dynamiczna.
II.
Przebieg ćwiczenia
Stanowisko badawcze
W wyniku tarcia wewnętrznego pomiędzy cząsteczkami, w cieczach i w gazach powstaje
lepkość. Lepkość zależy od temperatury i struktury substancji, może być wyznaczona
doświadczalnie. Na przykład poprzez mierzenie tempa opadania kulki w tubie wypełnioną
badaną cieczą.
Metodologia wykonania pomiarów
L.p.
T
t
ρ1
g/cm3
2,2231
ρ2
2r
mm
15,8
l
mm
100
1.Zestawić układ według przedstawionego opisu.
2. Po umieszczeniu kulki w tubie pomiarowej trzeba osiągnąć równowagę termiczną w
wybranej temperaturze pomiarowej T przez około 10 minut.
3. Przeprowadzić 3 pomiary czasu t opadania kulki i obliczyć średnią wartość.
4. Odczytać z tabeli gęstość cieczy ρ2 dla danej temperatury T stosując interpolację.
5. Obliczamy lepkość η z zależności:
2r 2 g 1  2 t

9l
gdzie: r - promień kulki, g- przyspieszenie ziemskie, ρ1-gęstość kulki, ρ2- gęstość cieczy, lodległość pomiędzy kreskami na tubie pomiarowej, t- czas opadania kulki.
 
  

u ( )  
u (t )   
u (r ) 
 t
  r

2
2
7.Wykreślić zależność η=f(T).
L.p.
T
ρ2
-
K
g/cm3
1
293,15
0,9982
2
298,15
0,9970
3
303,15
0,9956
4
308,15
0,9940
5
313,15
0,9922
6
318,15
0,9902
7
323,15
0,9880
Ćwiczenie 4: POMPA CIEPŁA- EFEKT PELTIER
I.
a) Efekt Peltiera,
b) Siła termoelektryczna,
c) Pompa ciepła,
d) Zjawisko Seebecka,
e) Pomiar temperatury,
II.
Przebieg ćwiczenia
1. Zmontować układ jak na rysunku:
Tc
Tz
2. Zasilacz ustawiamy tak, aby w obwodzie płynął prąd o natężeniu 1A, 2A, 3A, 4A, 5A
i dla każdej nastawy natężenia prądu odczytujemy temperaturę Tz strony zimnej,
temperaturę Tc strony ciepłej w funkcji czasu. Gdy temperatura Tz stabilizuje się to
zwiększamy wartość natężenia prądu.
3. Zapisać wartości w tabeli oraz wykonać wykresy Tz=f(t), Tc=f(t) dla danego natężenia
prądu i napisać wnioski.
Lp
1
2
3
4
5
I
Tz
Tc
t
Ćwiczenie 5: WYZACZANIE STAŁEJ SIATKI
DYFRAKCYJNEJ
I.
a) Zjawisko dyfrakcji i interferencji światła,
b) Dyfrakcja typu Fraunhofera,
II.
1.
Przebieg ćwiczenia
Ustawiamy na ławie optycznej wszystkie elementy układu pomiarowego: laser siatka
dyfrakcyjna, ekran.
2.
Po włączeniu lasera na ekranie obserwujemy obraz dyfrakcyjny umieszczamy siatkę
dyfrakcyjną w odległości y od ekranu i mierzymy odległości prążków k = 1, 2, … rzędu
od prążka centralnego.
3.
Wyniki pomiarów zapisywać w tabeli
k
xk
y
a ± u(a)
[cm]
[μm]
[cm]
n
a/d
d
[-]
[-]
[μm]
1.
2.
3.
4.
4.
Wartość stałej siatki a otrzymujemy ze wzoru:
k  xk  y 2
2
a
xk
gdzie λ jest długością fali emitowanej przez laser.
5.
Obliczyć przybliżoną szerokość szczelin d przy pomocy wzoru
d
2a
n 1
gdzie n jest ilością maksimów
6.
Obliczyć niepewności pomiarowe u(a) oraz u(d)
Ćwiczenie 6: BADANIE ROZKŁADU NATĘŻENIA ŚWIATŁA
W OBRAZIE DYFRAKCYJNYM FRAUNHOFERA
I.
a) Zjawisko dyfrakcji i interferencji światła,
b) Dyfrakcja typu Fraunhofera,
II.
1.
Przebieg ćwiczenia
Ustawiamy na ławie optycznej wszystkie elementy układu pomiarowego: laser,
szczelina, soczewka, czujnik natężenia oświetlenia, oraz podłączamy wzmacniacz.
2.
Po włączeniu lasera ustawiamy siatkę dyfrakcyjną oraz soczewkę tak, aby na czujniku
obserwować ostry obraz dyfrakcyjny.
Przy pomocy śrubą mikrometryczną ustawiamy czujnik na prążku centralnym i odczytujemy
wartość napięcia U.
3.
Zmieniać położenie fotoelementu odczytując wartości odpowiednich napięć
4.
Wyniki pomiarów zapisywać w tabeli
d=
L=
x [mm]
5.
.
Narysować wykres rozkładu natężenia światła
U [V]
Ćwiczenie 7: WYZACZANIE CHARAKTERYSTYKI
TERMOPARY
I.
a) Kontaktowa różnica potencjałów,
b) Siła termoelektryczna,
c) Zjawisko Seebecka
II.
Przebieg ćwiczenia
1.
Do dwóch naczyń nalewamy wody o tej samej temperaturze,
2.
Zestawiamy układ pomiarowy zgodnie ze schematem
3.
4.
5.
Czekamy aż wskazania termometrów i woltomierza się ustabilizują.
Włączamy grzałkę i obserwujemy wskazania termometrów.
Wskazania zapisujemy w tabeli z krokiem ΔT = 5K
T0
[K]
T1
[K]
ΔT = T1  T0
[K]


[ mV ]
[ mV/K ]
  u( )
[mV/K ]
.
6. Metodą regresji liniowej wyznaczamy współczynnik termoelektryczny  oraz
niepewność u().
7. Wykreślamy charakterystykę termopary.
Ćwiczenie 8: SPRAWDZANIE ROZKŁADU
NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH
I.
a) Pojęcie niepewności i błędu pomiaru,
b) Gęstość prawdopodobieństwa,
c) Rozkład Gaussa i jego parametry,
II.
1.
Przebieg ćwiczenia
Zważyć wskazany przez prowadzącego zestaw obiektów. Zapisując wyniki pomiarów do
tabeli
Masa obiektu [g]
2.
Obliczyć wartość średnią wg. Schematu x 
1 n
 .
 xi 
n
n i 1
 x
n
3.
Obliczyć odchylenie standardowe wartości średniej s x 
 x
n
4.
Obliczyć odchylenie standardowe pomiaru s x 
5.
Narysować wykres funkcji Gaussa px  
8.
Wykonać histogram.
1
i 1
i
i 1
i
x

nn  1
x

2
n
 u ( x)

2

 
n 
n  1
 x   2 

exp  

2 2 
 2

.
6. Podzielić zakres m na przedziały rozmieszczone symetrycznie względem średniej.
7. Wyznaczyć ilość pomiarów znajdujących się w każdym z przedziałów oraz wyznaczyć
prawdopodobieństwo uzyskania wyniku z tego przedziału.
m[g]
k/100
P(t)
...
...
...
m –2Δm, m –Δm
m –Δm, m +Δm
m +Δm, m +2Δm
...
...
...

Instytut Inżynierii Środowiska Państwowa Wyższa Szkoła

Transkrypt

Podobne dokumenty

Rektor Państwowej Wyższej Szkoły Wschodnioeuropejskiej w

wykładowca 2016-09-09 00:00:00

Zapraszamy na Giełdę Pracy oraz warsztaty „Jak napisać skuteczne

profesor nadzwyczajny 2016-09-09 00:00:00

dr_Malgorzata_Kuźbida.

Zasady oceniania Grafika komputerowa – laboratorium

Harmonogram ćwiczeń z laboratorium radionawigacji, semestr

pobierz wykaz

Spotkanie muzyczne z poezją regionu