Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям)

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям)

Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)

Технология лесозаготовок

Технология комплексной переработки древесины

Электрические станции, сети и системы

Организация перевозок и управление на транспорте (по видам)

Технология деревообработки

г. Череповец

2015 г

Методические рекомендации составлены Вороновой А.Н.,

Учет погрешностей при измерениях

И вычислениях

Цель работы

Научиться определять абсолютную и относительную погрешность и по их значению оценивать точность выполненных измерений.

Теоретическая часть работы

Выполнение лабораторных работ связано с измерением различных физических величин и последующей обработкой их результатов.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения.

Прямое измерение – определение значения физической величины непосредственно средствами измерения.

Косвенное измерение – определение значения физической величины по формуле, связывающей ее с другими физическими величинами, определяемые прямыми измерениями.

Никакие измерения не делаются абсолютно точно. Они всегда производятся с некоторой погрешностью, связанной с несовершенством средств измерения и другими причинами. Но и при наличии погрешностей имеется несколько способов проведения достоверных измерений и вычисления отклонения от точного значения.

Абсолютной погрешностью называется отклонение от точного значения:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

где Δа – абсолютная погрешность,

ат – точное значение измеряемой величины,

а – измеренное значение.

Абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности (определяется конструкцией прибора) и абсолютной погрешности отсчета (связана с неправильным снятием показаний прибора).

Абсолютную погрешность измерения округляют до такого же разряда, что и значения измерений.

При нескольких измерениях часто вычисляют среднее значение нескольких величин. Для этого сумму величин делят на их количество:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

где Δаср – среднее значение абсолютной погрешности,

n – количество приближенных измерений (величин).

Относительная погрешность измерения физической величины равна отношению среднего значения абсолютной погрешности к точному значению, выраженному в процентах:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru 100%,

где ε – относительна погрешность.

Ход работы

1. Решить задачу 1 двумя способами

2. Решить задачу 2

3. Ответить на вопросы

Вычисления

Задача 1.

Решить задачу 1, если заданы значения:

ат – точное значение числа,

а123 – приближенные значения числа.

Найти среднее значение абсолютной погрешности ∆аср, относительную погрешность ε.

Способ 1:

1. Абсолютная погрешность каждого значения приближенного числа:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

∆a1=

∆a2=

∆a3=

2. Среднее значение абсолютной погрешности: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

∆аср=

3. Относительная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru 100%

ε=

Способ 2:

1. Среднее значение приближенных величин: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru , аср=

2. Абсолютная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru , ∆aср=

3. Относительная погрешность: ε Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru 100% ε=

Задача 2.

Решить задачу 2, когда не задано точное значение величины, а известны только ее приближенные значения:

а123 – приближенные значения числа;

Найти среднее значение абсолютной погрешности ∆аср, относительную погрешность ε.

1. Среднее значение приближенных величин, принимаемое за точное значение: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

аср=

2. Абсолютная погрешность каждого значения приближенного числа:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

∆a1=

∆a2=

∆a3=

3. Среднее значение абсолютной погрешности: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

∆аср=

4. Относительная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru 100%

ε=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями:

1) Что называется погрешностью?

2) Что такое абсолютная погрешность? Как ее вычислить?

3) Что такое относительная погрешность? Как ее вычислить?

4) Как вычисляется среднее значение нескольких величин?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

Цель работы

Вычислить ускорение, с которым скатывается шарик по наклонному желобу.

Теоретическая часть работы

Шарик движется по наклонному желобу под действием сил тяжести и трения. Силы не изменяются в процессе движения шарика, следовательно, постоянной остается и равнодействующая этих сил. Шарик начинает движение без начальной скорости, его перемещение при равноускоренном движении определяется формулой:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

где s – перемещение шарика,

a – ускорение,

t – время движения.

Измерив перемещение и время движения можно определить ускорение по формуле:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Оборудование

Программа «Виртуальные лабораторные работы по физике» ЗАО «Новый диск», 2007; Лабораторная работа 7 «Изучение равноускоренного движения» Лабораторная работа выполняется по первому варианту.

Ход работы

1. Закрепите желоб в штативе на высоте от 10 до 25 см

2. Установите стопор. Шарик положите в желоб (нажав левую кнопку мыши, «перетащить» шарик)

3. Измерьте линейкой путь шарика (от стопора до шарика)

4. Запустите шарик (щелкните левой кнопкой мыши по ограничителю). Запишите время движения шарика.

5. Повторите опыт дважды, устанавливая стопор в новое положение.

6. Вычислите ускорение.

7. Вычислите погрешность.

Таблица Результаты измерений и вычислений

№ опыта Высота наклона желоба h, м Перемещение s,м Время t,с Ускорение а,м/с2 Абсолютная погрешность ∆а, м/с2 Относительная погрешность ε,%
           

Вычисления

1. Ускорение: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

а1=

а2=

а3=

2. Среднее значение ускорения: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

аср=

3. Абсолютная погрешность измерений: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

4. Среднее значение абсолютной погрешности: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

5. Относительная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

ε=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями

1. Запишите второй закон Ньютона. (Формулу и формулировку)

2. Что называется ускорением? В каких единицах измеряется ускорение?

3. Что называется равноускоренным движением?

4. Запишите формулу для вычисления ускорения при равноускоренном прямолинейном движении и комментарии к ней.

5. Зависит ли ускорение от массы тела? Каким образом?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

Цель работы

Определить коэффициент трения деревянного бруска, скользящего по поверхности стола.

Теоретическая часть работы

С помощью динамометра измеряют силу, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности так, чтобы он двигался равномерно. Эта сила равна по модулю силе трения, действующей на брусок.

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

Где Fтр – сила трения,

μ – коэффициент трения,

N- сила нормальной реакции опоры.

С помощью того же динамометра можно найти вес бруска с грузом. Этот вес по модулю равен силе нормального давления бруска на поверхность, по которой он скользит:

N=P,

где P – вес тела.

Определив, таким образом, значение силы трения при различных значениях силы нормального давления, определить коэффициент трения.

Оборудование

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Динамометр, деревянный брусок, набор грузов

Ход работы

1. Положите брусок на парту.

2. Прикрепите к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль парты. Заметьте при этом показания динамометра (Fтр).

3. Взвесьте брусок (P).

4. Повторите эксперимент, добавив к бруску груз, два груза.

5. Вычислите коэффициент трения по формуле Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru .

6. Вычислите погрешности

Таблица Результаты измерений и вычислений

№ опыта Сила трения Fтр, Н Вес тела Р, Н Коэффициент трения Абсолютная погрешность ∆µ Относительная погрешность ε,%
µ µср
           

Вычисления

1. Коэффициент трения: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ;

μ1=

μ2=

μ3=

2. Среднее значение коэффициента трения: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

μср=

3. Абсолютная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Δμ1=

Δμ2=

Δμ3=

4. Среднее значение абсолютной погрешности:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ;

Δμср=

5. Относительная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

ε=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями

1. Запишите определение силы трения и формулу для ее вычисления.

2. От чего зависит коэффициент трения?

3. Приведите примеры использования силы трения.

4. Приведите примеры способов уменьшения силы трения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

Упругости и тяжести

Цель работы

Определение центростремительного ускорения шарика при его равномерном движении по окружности

Теоретическая часть работы

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Эксперименты проводятся с коническим маятником: небольшой шарик, подвешенный на нити движется по окружности. При этом нить описывает конус (рис.1). На шарик действуют две силы: сила тяжести и сила упругости нити. Они создают центростремительное ускорение, направленное по радиусу к центру окружности. Модуль ускорения можно определить кинематически. Он равен:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Для определения ускорения (a) нужно измерить радиус окружности (R) и период обращения шарика по окружности (T).

Центростремительное ускорение можно определить так же, используя законы динамики.

Согласно второму закону Ньютона, Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Запишем данное уравнение в проекциях на выбранные оси (рис.2):

Ох: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ;

Oy: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ;

Из уравнения в проекции на ось Ох выразим равнодействующую: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Из уравнения в проекции на ось Оу выразим силу упругости: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Тогда равнодействующая может быть выражена: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

а отсюда ускорение: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru , где g=9,8 м/с2

Следовательно, для определения ускорения необходимо измерить радиус окружности и длину нити.

Оборудование

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Штатив с муфтой и лапкой, лента измерительная, шарик на нити, лист бумаги с начерченной окружностью, часы с секундной стрелкой

Ход работы

1. Подвесить маятник к лапке штатива.

2. Измерить радиус окружности с точностью до 1мм. (R)

3. Штатив с маятником расположить так, чтобы продолжение шнура проходило через центр окружности.

4. Взять пальцами нить у точки подвеса, вращать маятник так, чтобы шарик описывал окружность, равную начерченной на бумаге.

5. Отсчитать время (∆t), за которое маятник совершает N=30 оборотов.

6. Определить высоту конического маятника (h). Для этого измерить расстояние по вертикали от точки подвеса до центра шарика.

7. Найти модуль ускорения по формулам:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

8. Вычислить погрешности.

Таблица Результаты измерений и вычислений

Радиус окружности R, м Период обращения T,с Длина подвеса h, м Ускорение Среднее значение ускорения аср, м/с2 Относительная погрешность ε,%
а1, м/с2 а2, м/с2

Вычисления

1. Период обращения: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ; Т=

2. Центростремительное ускорение:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ; а1=

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ; а2=

Среднее значение центростремительного ускорения:

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ; аср=

3. Абсолютная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

∆а1=

∆а2=

4. Среднее значение абсолютной погрешности: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ; Δаср=

5. Относительная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ;

ε=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями

1. Сформулируйте определение центростремительного ускорения. Запишите его и формулу для вычисления ускорения при движении по окружности.

2. Сформулируйте второй закон Ньютона. Запишите его формулу и формулировку.

3. Запишите определение и формулу для вычисления

силы тяжести.

4. Запишите определение и формулу для вычисления силы упругости.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5

Цель

Научиться определять высоту и дальность полета при движении тела с начальной скоростью, направленной под углом к горизонту.

Оборудование

Модель «Движение тела, брошенного под углом к горизонту» в электронных таблицах

Теоретическая часть

Движение тел под углом к горизонту представляет сложное движение.

Движение под углом к горизонту можно разделить на две составляющие: равномерное движение по горизонтали (вдоль оси x) и одновременно равноускоренное, с ускорением свободного падения, по вертикали (вдоль оси y). Так движется лыжник при прыжке с трамплина, струя воды из брандспойта, артиллерийские снаряды, метательные снаряды

Уравнения движения s w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru и Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru запишем в проекциях на оси x и y:

На ось X: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru S= Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

На ось Y: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Для определения высоты полета необходимо помнить, что в верхней точке подъема скорость тела равна 0. Тогда время подъема будет определено: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

При падении проходит такое же время. Поэтому время движения определяется как

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Тогда высота подъема определяется по формуле:
Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

А дальность полета:

S= Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Наибольшая дальность полета наблюдается при движении под углом 450 к горизонту.

Ход работы

1. Запишите в рабочей тетради теоретическую часть работы и зарисуйте график.

2. Откройте файл «Движение под углом к горизонту.xls».

3. В ячейку В2 введите значение начальной скорости, 15 м/с, а в ячейку В4 – угол 15 градусов (в ячейки заносятся только числа, без единиц измерения).

4. Рассмотрите результат на графике. Измените значение скорости на 25 м/с. Сравните графики. Что изменилось?

5. Измените значения скорости на 25 м/с, а угла –35 градусов; 18 м/с, 55 градусов. Рассмотрите графики.

6. Выполните вычисления по формулам для значений скоростей и углов (по вариантам):

Вариант
Скорость, м/с
Угол, градусы

8. Проверьте ваши результаты, рассмотрите графики. Графики начертите в масштабе на отдельном листе формата А4

Таблица Значения синусов и косинусов некоторых углов

  300 450 600
Синус (Sin) 0,5 0,71 0,87
Косинус (Cos) 0,87 0,71 0,5

Вывод

Запишите ответы на вопросы полными предложениями

1. От каких величин зависит дальность полета тела, брошенного под углом к горизонту?

2. Приведите примеры движения тел под углом к горизонту.

3. Под каким углом к горизонту наблюдается наибольшая дальность полета тела под углом к горизонту?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

Цель работы

Вычислить период колебаний нитяного маятника в зависимости от длины нити.

Теоретическая часть работы

Период колебаний нитяного маятника можно вычислить по формуле: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

где l – длина нити,

g – ускорение свободного падения; g=9,8 м/c2.

Кроме того, период колебаний нитяного маятника можно вычислить, зная время определенного количества колебаний маятника: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

где ∆t – время, за которое маятник совершает N полных колебаний.

Необходимо вычислить значения периода колебаний по двум формулам и сравнить их.

Оборудование

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Штатив с муфтой и кольцом, нить, шарик, измерительная лента, часы с секундной стрелкой.

Ход работы

1. Установите на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 10-15 см от пола.

2. Определите время (∆t ) 30 полных колебаний (N).

3. Измерьте длину подвеса мерной лентой.

4. Уменьшите длину нити на 7-10 см и повторите эксперимент.

5. Еще раз уменьшите длину нити на 7-10 см и повторите эксперимент.

6. Вычислите значения периода.

7. Сравните значения периода, вычисленные по разным формулам. Сделайте вывод о зависимости периода колебаний от длины нити.

8. Вычислите погрешность каждого эксперимента.

Таблица Результаты измерений и вычислений

№ опыта Длина подвеса l м Время 30 колебаний ∆t c Период колебаний Соотношение периодов колебаний Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Относительная погрешность ε %
T1 с T2 с  
1 2 3

Вычисления

1. Период колебаний: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

T1.1=

T1.2=

T1.3=

2. Период колебаний: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ,

T2.1=

T2.2=

T2.3=

3. Соотношение периодов: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

4. Относительная погрешность: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

ε1=

ε2=

ε3=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями:

1. Сформулируйте, каким образом зависит период колебаний от длины нити.

2. Что называется периодом колебаний маятника? Частотой? В каких единицах они измеряются?

3. Каким образом связаны между собой период и частота колебаний? Запишите формулу и формулировку.

4. Что называется математическим маятником?

5. Какие силы действуют при движении математического маятника?

6. Как изменится период колебаний математического маятника, если заменить груз другим, по массе вдвое меньшим? Ответ обоснуйте.

7. Как изменится период колебаний математического маятника, если увеличить длину подвеса в 4 раза? Ответ обоснуйте.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

Цель работы

Исследовать, как изменяется давление данной массы газа (при постоянной температуре) при изменении объема, и установить соотношение между ними

Теоретическая часть работы

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Изопроцессами называются термодинамические процессы, протекающие в системе с неизменной массой при постоянном значении одного из параметров состояния системы. Изотермическим называется термодинамический процесс, протекающий при неизменной температуре (T=const) Изотермический процесс в идеальном газе подчиняется закону Бойля-Мариотта: для данной массы газа при неизменной температуре произведение численных значений давления и объема есть величина постоянная: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

В данной работе рассматривается изотермический процесс, так как температура воздуха в помещении не изменяется, а вода имеет температуру воздуха. На поверхность жидкости в сосуде оказывает давление атмосфера Н (мм рт. ст.). При помещении стеклянной трубки открытым концом в воду, давление воздуха в ней увеличивается на давление высоты столба воды h (см. рисунок) и становится равным p=H+ Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru (деление на 13,6 производится для того, чтобы перевести единицы измерения в мм рт.ст). Чтобы определить объем воздуха в трубке необходимо знать его высоту (l) и площадь сечения трубки (S). Так как Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru = Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru , а Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru , при этом поперечное сечение трубки не изменяется, то достаточно сравнить Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru и Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Оборудование

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Стеклянный цилиндр с водой, стеклянная трубка, закрытая с одного конца, линейка, барометр – анероид

Ход работы

1. Измерьте барометром атмосферное давление Н (мм рт. ст.)

2. Погрузите в воду трубку открытым концом вниз на максимальную глубину.

3. Измерьте h и определите давление по формуле p=H+ Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

4. Измерьте длину столбика воздуха в трубке ℓ.

5. Повторите измерения для двух меньших глубин погружения трубки.

6. Вычислите произведение Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ℓ для трех опытов.

Таблица Результаты измерений и вычислений

№ опыта Атмосферное давление H,мм рт. ст. Разность уровней воды h,мм Длина столбика воздуха, l мм L,мм Давление внутри трубки P,мм рт. ст. Произведение давления на объем, c Абсолютная погрешность, ∆c Относительная погрешность ε, %
1 2 3

Вычисления

1. Давление воздуха в трубке p=H+ Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

p1=

p2=

p3=

2. Произведение давления (p) на объем (v), c=p∙ℓ (произведение давления на длину воздуха в трубке)

c1=

c2=

c3=

3. Среднее арифметическое значение Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

сср=

4. Абсолютная погрешность Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

∆c1=

∆c2=

∆c3=

5. Среднее значение абсолютной погрешности Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

∆сср=

6. Относительная погрешность Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

ε=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями:

1. Какой процесс называется изотермическим?

2. Запишите и сформулируйте закон Бойля – Мариотта.

3. Как зависит давление газа от объема при постоянной температуре? Запишите правило и формулу.

4. Постройте график зависимости р(v) по полученным данным

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8

Измерение влажности воздуха

Цель работы

С помощью приборов и таблиц определить абсолютную и относительную влажность воздуха, точку росы

Теоретическая часть работы

Содержание водяного пара в воздухе, то есть его влажность, можно характеризовать несколькими величинами.

Абсолютной влажностью воздуха Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru называется масса водяных паров, содержащихся в 1 м3 воздуха при данных условиях. Значение Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru оценивается по плотности водяного пара в воздухе и выражают в кг/м3. В метеорологии абсолютная влажность оценивается по давлению водяного пара, выраженному в мм рт. ст. или в Па. Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности к тому количеству водяного пара, которое необходимо для насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре, выраженное в процентах:

В = Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

где B- относительная влажность воздуха в процентах;

ρа – абсолютная влажность в кг/м3;

ρн – плотность насыщающих паров для данной температуры в кг/м3.

Точкой росы (tр) называется температура, при которой водяные пары, не насыщавшие ранее воздух, становятся насыщающими. Зная температуру воздуха и определив точку росы, рассчитывают влажность воздуха.

Влажность воздуха измеряется с помощью специальных приборов: психрометра и гигрометра.

Оборудование

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Конденсационный гигрометр, психрометр Августа, термометр, таблицы

Ход работы

1. С помощью гигрометра определить точку росы, измерить температуру воздуха и по таблицам найти влажность воздуха и плотность насыщенных паров.

2. Вычислить относительную влажность воздуха по формуле: В = Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

3. По психрометру снять показания сухого и влажного термометров, по разности температур и показателю сухого термометра по таблицам найти относительную влажность воздуха.

4. Вычислить абсолютную влажность воздуха по формуле: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

5. По абсолютной влажности воздуха с помощью таблиц найти точку росы.

Таблица Результаты измерений и вычислений

Показания термометров Разность показаний,∆t,0С Относительная влажность B,% Плотность насыщающих паров, ρн,кг/м3 Абсолютная влажность ρа,кг/м3 Точка росы tр,0С
tсух,0С tувл,0С
Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

Вычисления

Конденсационный гигрометр:

1. Точка росы: tр= 0С

2. По таблице «Зависимость давления и плотности водяного пара от температуры» определить:

- абсолютную влажность воздуха по точке росы: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru = кг/м3

- плотность насыщенного пара по температуре воздуха: ρн = кг/м3

3. Относительная влажность: В = Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ; В=

Психрометр Августа

1. Разность температур сухого и увлажненного термометров: ∆t=tсух-tувл; ∆t=

2. По психрометрической таблице по показаниям сухого термометра и разности температур:

- относительная влажность воздуха: В=

3. По таблице «Зависимость давления и плотности водяного пара от температуры», по температуре воздуха:

- плотность насыщенного пара: ρн = кг/м3

4. Абсолютная влажность воздуха: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru ; ρа= кг/м3

5. По таблице «Зависимость давления и плотности водяного пара от температуры» по абсолютной влажности воздуха:

- точка росы tр=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями:

1. Опишите устройство: а) гигрометра, б) психрометра.

2. Что определяют с помощью гигрометра Ламберта?

3. Как определить по точке росы абсолютную влажность воздуха?

4. Что такое точка росы?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9

Цель работы

Определить коэффициент поверхностного натяжения воды и глицерина

Теоретическая часть работы

Высота подъема смачивающей жидкости в капилляре определяется поверхностным натяжением σ, плотностью жидкости ρ и радиусом капилляра r: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru , где g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения, D – диаметр капилляра.

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Из этого выражения следует, что для определения поверхностного натяжения смачивающей жидкости необходимо измерить высоту подъема жидкости известной плотности в капилляре известного диаметра. Подъем смачивающей жидкости можно пронаблюдать, опустив капилляр в жидкость (рис.1)

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Чтобы измерить диаметр отверстия капилляра можно воспользоваться бумажным клином (рис. 2). Вдвинув клин в капилляр до упора, пометить границу соприкосновения. Диаметр клина на данном уровне можно принять за диаметр капилляра и измерить микрометром.

Оборудование

Капиллярная трубка, линейка, пробирки с водой и глицерином, линейка, линейка.

Ход работы

1. Измерьте диаметр капилляра с помощью клина и линейки.

2. Опустите конец капиллярной трубки в воду и измерьте высоту подъема воды.

3. Вычислите поверхностное натяжение воды по формуле: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

4. Повторите п.2,3 для глицерина.

Таблица Результаты измерений и вычислений

Жидкость Высота подъема h,м Плотность жидкости ρ, кг/м3 Диаметр капилляра D, м Поверхностное натяжение Абсолютная погрешность Δσ,Н/м Относительная погрешность,ε,%
табличное значение σ,Н/м вычисленное значение σ, Н/м
Вода Глицерин              

Вычисления

1. Поверхностное натяжение жидкости: Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru

σводы=

σглицерина=

2. Решить задачу: иногда полагают, что вода из корневой системы растений поднимается вверх за счет капиллярного эффекта. Учитывая, что диаметр капилляров в стволе не меньше 0,1 мм, рассчитайте высоту капиллярного подъема и убедитесь, что это не обеспечит реального подъема воды даже в травах, не говоря уже о деревьях. В действительности влага поднимается за счет осмотического давления (внутреннее давление, необходимое для проникновения воды в древесину до достижения равновесия).

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями:

1. Почему молекулы поверхностного слоя обладают большей потенциальной энергией, чем молекулы внутри жидкости?

2. Что называется силой поверхностного натяжения?

3. Что такое коэффициент поверхностного натяжения?

4. σизмерен= ….. –это значит….

5. От чего зависит коэффициент поверхностного натяжения жидкости?

6. Запишите определение явления смачивания.

7. Дайте определение капиллярных явлений.

8. Приведите примеры капиллярных явлений в природе.

9. Приведите примеры применения и учета капиллярных явлений человеком.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10

Потребителей

Цель работы

Опытным путем проверить все правила последовательного соединения проводников и их следствия.

Теоретическая часть работы

Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям) - student2.ru Проводникив электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников конец первого проводника соединяется с началом второго и т.д. При этом сила тока I одинакова во всех проводниках, а напряжение U на концах всей цепи равно сумме напряжений на всех последовательно включенных проводниках.

При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников. Из закона Ома для участка цепи следует, что напряжения на последовательно включенных участках цепи прямо пропо

Наши рекомендации