Mechanikos laboratoriniai darbai 1-7


Mechanikos laboratorinis darbas.  tiesioginio ir netiesioginio matavimo paklaidų įvertinimas. Netaisylingos formos kūno ir skysčio tankio nustatymas hidrostatiniu svėrimo būdu.  kinematikos dėsnių tyrimas galilėjaus būdu.  paprastieji mechanizmai.  inercijos momento nustatymas sukamojo svyravimo metodu. Ab. Cd.  mechaninės energijos tvermės dėsnio tikrinimas maksvelo svyruokle.  pagrindinio sukamojo judėjimo dinamikos dėsnio patikrinimas.


Dėl matavimo priemonių ir mūsų pojūčių netobulumo matuodami darome tam tikrą paklaidą ir gauname tik apytikslę fizikinio didžio vertę. Tikslesnis matavimo rezultatas gaunamas daugkartiniais matavimais. Tada matavimo duomenys yra atsitiktiniai dydžiai Išmatuotos ir tikrosios fizikinio dydžio vertės skirtumo absoliutinį didumą vadiname absoliutine paklaida. Dydį išmatavus n kartų ji išreiškiama taip:

Kai matuojame fiksuotą vertę turintis dydis, priešingų ženklų nuokrypiai nuo aritmetinio vidurkio vienodai tikėtini. Todėl juos algebriškai sudėjus turėtų būti gaunamas nulis:

Jeigu kai kurie atsitiktiniai nuokrypiai nuo aritmetinio vidurkio savo verte labai skiriasi nuo kitų, galima įtarti, kad yra matavimo apsirikimas. Jis įvertinamas taip:

čia - vidutinė kvadratinė paklaida. Tada tą matavimo rezultatą reikia atmesti ir aritmetinį vidurkį, bei nuokrypius nuo jo, iš naujo apskaičiuoti. Į intervalą patenka visi matavimo duomenys. Matavimo rezultatas irgi yra atsitiktinis dydis, priklausantis nuo matavimo verčių Jų sklaidos intervalas vertinamas aritmetinio vidurkio vidutine kvadratine paklaida :

Į intervalą patenka beveik 100% duomenų, kai n>10. Todėl maksimali atsitiktinio vidurkio paklaida (7)

Paklaidoms vertinti kartais taikoma atsitiktinė vidutinė paklaida , apskaičiuojama pagal matavimų vertės nuokrypių modulius :

Matavimo procese dalyvauja trys veiksniai: matuojamasis objektas, matavimo prietaisas ir matuotojas – eksperimentatorius. Todėl matavimo pilnutinė absoliutinė paklaida yra lygi:

Prietaiso paklaida priklauso nuo standartų, pagal kuriuos leidžiama didžiausia paklaida, o taip pat nuo prietaiso kokybės. Prietaiso didžiausia paklaida nurodoma jo pase.

Jeigu prietaisų paklaidų standartai nežinomi, tai laikoma, kad prietaiso paklaida lygi:

, kur C – mažiausia padalos vertė.

Atskaitos apvalinimo paklaida dažnai priskiriama prie atsitiktinių paklaidų, bet kartais skaičiuojama ir atskirai. Ji priklauso nuo eksperimentatoriaus įgūdžių, prietaiso skalės kokybės ir matavimo sąlygų.

Atskaitos apvalinimo paklaidos įvertinimui reikia nustatyti apvalinimo intervalą . Kada galima tiksliai nustatyti skalėje pažymėtas padalas, tai apvalinimo intervalas yra padala. Jeigu eksperimentatorius patyręs ir tarpai tarp skalės padalų pakankamai platūs, tai apvalinimo intervalas gali būti padalos.

Didžiausia atskaitos apvalinimo paklaida laikoma lygi pusei apvalinimo intervalo, t.y.: .

Atliekant netiesioginius matavimus taip pat galime rasti matavimo paklaidas. Dažniausiai netiesioginio matavimo paklaidas tenka skaičiuoti ribų metodu.

Pirmiausia nustatoma matuojamo dydžio didžiausia ir mažiausia statistinė ribinė vertė: ir . Šių verčių skirtumo pusė bus lygi absoliutinei matavimo paklaidai:

Matuojamo dydžio didžiausios ir mažiausios statistinės vertės randamos pagal tą pačią formulę kaip ir dydis, tik reikia pakeisti kintamųjų x vertes į arba taip, kad būtų gaunamas atitinkamai didžiausias ir mažiausias rezultatas.

čia tiesioginiu matavimu nustatomi dydžiai ir jų paklaidos: ; ; . Tada didžiausia ir mažiausia ieškomojo dydžio vertė bus tokia:

Rutuliukas riedėdamas lenktu loveliu, taške nuo jo atitrūksta, turėdamas horizontalų greitį . Šį greitį galima apskaičiuoti, jeigu žinomas rutuliuko kritimo tolis ir rutuliuko kritimo aukštis . Jeigu į oro pasipriešinimą nekreipiamas dėmesys, tai rutuliuko parabolinis judesys ore skaidomas į du tiesiaeigius judesius, kurių lygtys yra:

Į dėžutės dugną įdedamas švarus popieriaus lapas, atitinkantis dėžutės dugno plotą, ir jis pridengiamas kopijavimo kalke.

Paleidžiame rutuliuką riedėti iš tos pačios vietos 10 kartų. Atidengus kalkę, smūgio pėdsakus sunumeruojame ir išvedame simetrinę liniją kritimo taškų lauke.

Pagal (4) formulę patikriname ar matavimuose nėra klaidų. Nuokrypių nuo aritmetinio vidurkio algebrinė suma turi būti lygi nuliui. Apskaičiavę aritmetinio vidurkio vidutinę kvadratinę paklaidą (5) formulėje, įvertinamas matavimo tikslumas.

Pilnutinės kritimo tolio paklaidos skaičiavimas atliekamas nustačius prietaiso, t. y. liniuotės paklaidą ir atskaitos apvalinimo paklaidą pagal (9) formulę.

Tada išmatuojamas rutuliuko kritimo aukštis , randama pilnutinė absoliutinė paklaida ir sudaroma tiesioginių matavimų suvestinė.

Apskaičiuojama greičio tikimiausia vertė pagal (18) formulę, į ją įrašius tiesioginio matavimo vertes ir .

Apskaičiuojama paklaida taikant ribų metodą (11), padaroma darbo rezultatų suvestinė ir suformuluojamos išvados.

Pagal veikimo principą svarstyklės skirstomos į svirtines, spyruoklines ir kitas. Laboratorijoje dažniausiai naudojamos lygiapetės svirtinės svarstyklės, kurios matuoja kūno masę pagal veikiančią svorio jėgą.

Kūno masė – inertiškumo matas, ore, vandenyje ir tuštumoje yra ta pati, bet svėrimo metu gaunasi skirtinga dėl to, kad be kūno sunkio jėgos veikia dar ir kitos jėgos. Tuomet išmatuotos kūnų masės nėra tikros, o menamos. Į tariamąjį masės pasikeitimą reikia atsižvelgti svėrimo metu įvedus atitinkamas pataisas.

Mechanikos laboratoriniai darbai 1-7. (2015 m. Gruodžio 01 d.). http://www.mokslobaze.lt/mechanikos-laboratoriniai-darbai-1-7.html Peržiūrėta 2016 m. Gruodžio 04 d. 08:18