Указания по выполнению наблюдений
- Масштабной линейкой измерить расстояние D h между средней и нижней меткой на боковой поверхности сосуда.
- На аналитических весах взвесить поочередно 5 шариков, и записать массу каждого шарика в таблицу Протокола наблюдений.
- Поочередно опуская шарики в жидкость через впускной патрубок, измерить секундомером время прохождения каждым шариком расстояния между двумя метками на боковой поверхности сосуда. Результаты записать в таблицу Протокола наблюдений.
- На панели макета установки указаны значения плотности жидкости в сосуде и плотности материала шариков. Эти данные также следует записать в Протокол наблюдений.
Задание на подготовку к работе
- Выполните индивидуальное домашнее задание №2
- Изучите описание лабораторной работы.
- Выведите формулу для определения коэффициента сопротивления r, полагая что известно значение установившейся скорости v ¥. Выведите также формулу погрешности D r.
- Выведите формулу для определения коэффициента вязкости h на основе рассчитанного коэффициент сопротивления r, массы и плотности материала шариков.
- Подготовьте бланк Протокола наблюдений, основываясь на содержании раздела «Указания по проведению наблюдений». Разработайте и занесите в бланк Протокола наблюдений таблицу результатов наблюдений.
Задание по обработке результатов
- По данным таблицы результатов наблюдений определите значения установившихся скоростей шариков. Рассчитайте значения коэффициентов сопротивления r для каждого опыта.
- Определите коэффициент вязкости h исследуемой жидкости. Найдите его среднее значения и погрешность полученного результата.
- Промежуточные вычисления и окончательные результаты, полученные в п. 1, 2 сведите в таблицу.
- Для одного из опытов определите мощность рассеяния и проверьте баланс энергии на участке установившегося движения.
- Также для одного из опытов найдите время релаксации t, постройте графики скорости и ускорения от времени.
Результаты, полученные в п. 3 и 4, следует округлить, основываясь на значениях погрешностей величин, рассчитанных ранее.
Министерство Образования РФ
Санкт-Петербург
Государственный Электротехнический Университет “ЛЭТИ”
Кафедра физики
ОТЧЕТ
По лабораторно-практической работе № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ
ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В ДИССИПАТИВНОЙ СРЕДЕ
Выполнил Чистяков А.О.
Факультет РТ
Группа № 4121
Преподаватель Дедык А.И.
| Оценка лабораторно-практического занятия
|
| Выполнение ИДЗ
| Подготовка к лабораторной работе
| Отчет по лабораторной работе
| Коллоквиум
| | Комплексная оценка
|
| | | | | | |
«Выполнено» «____» ___________
Подпись преподавателя __________
ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ИССЛЕДОВАНИЕ
ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В ДИССИПАТИВНОЙ СРЕДЕ
Таблица 1
| Измеряемая величина
| Номер наблюдения
| | | |
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 
| 
| 
|
| 206
| 
| | |
| 136
| 119
| 90
| 89
| 80
| | 
| |
| t (сек)
| 5,45
| 5,55
| 7,1
| 7,15
| 7,75
| | |
|
| 0,038
| 0,037
| 0,029
| 0,029
| 0,027
| | | |
| 
| | | |
| 
| | | |
Выполнил Чистяков А.О.
Факультет РТ
Группа № 4121
«1» октября 2004
Преподаватель Дедык А.И.
Обработка результатов
1. По полученным данным рассчитываем скорость движения V∞ для каждого шарика.
Формула для расчета скорости движения 
, где
Δh – расстояние между метками,
t – время прохождения шариком расстояния Δh между метками в сосуде.
1.1 Рассчитываем диаметр и радиус каждого шарика.
Пусть 
– объем шарика, D – диаметр шарика, R – радиус шарика, тогда
теперь приравниваем 
и получаем формулы для расчета диаметра и радиуса шариков 
; 
1.2 Вычислим коэффициент вязкости исследуемой жидкости, для каждого из опытов
2. Упорядочим 
; проверим на промахи; найдем 
и 
;
| N
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
|
|
|
|
| 1,095
| 1,162
| 1,163
| 1,173
| 1,175
| | | |
|
| 119
| 89
| 90
| 80
| 136
|
| | |
| t (сек)
| 5,55
| 7,15
| 7,1
| 7,75
| 5,45
| |
| |
|
| 206
| | |
|
R – размах выборки
Up1n=0,64; N=5; P≈95%
Из этого видно что 
промах поэтому 
исключаем его из таблицы. Теперь таблица
выглядит так:
| N
| 1
| 2
| 3
| 4
|
|
|
|
|
| 1,162
| 1,163
| 1,173
| 1,175
| | | |
|
| 89
| 90
| 80
| 136
|
| | |
| t (сек)
| 7,15
| 7,1
| 7,75
| 5,45
| |
| |
| 2,5
| 2,5
| 2,4
| 2,8
| | | |
|
| 206
| | |
|
2.1 Теперь находим среднее значение
2.2 Находим среднеквадратическое отклонение результатов измерения 
2.3 Найдем средний квадрат отклонения 
2.4 Высчитаем случайную погрешность результатов измерений
=0,72; 
=3,2;N=4; P≈95%
I. 
II. 
2.5 Производим вывод выражений для частных производных от функции
rdf
2.6 По каждому набору совместно измеренных значений аргументов и их приборных погрешностей рассчитаем приборную погрешность функции
2.7 Вычислить среднюю приборную погрешность функции
2.8 Вычисляем полную погрешность функции
2.9 Запишем результат измерения и округлим его
3. Рассчитайте значения коэффициентов сопротивления r для каждого опыта
Для шара радиуса R коэффициент сопротивления определяется формулой Стокса
4. Определим время релаксации. Предположим, что скорость прохождения шарика между слоями равна постоянной скорости (скорости равномерного падения шарика), то есть
νi=ν¥; 
где 
Время релаксации ti очень мало, поэтому шарики до прохождения первой отметки успевают принять постоянную скорость ν¥, т.е. их движение является установившимся на пути от верхней метки к нижней.
5. Определим мощность рассеяния для каждого шарика
6. Графики
См. в конце на миллиметровке
7. Сведем все данные в таблицу
|
| 113
| 114
| 112
| 120
| 117
| 
| 
|
|
| 0.5* 
|
| t (сек)
| 5.86
| 5.87
| 5.85
| 5.37
| 5.45
|
| 
|
|
| 0.5* 
|
|
| 200
| |
|
| 0.5*
| |
| 0,03413
| 0,03407
| 0,03419
| 0,03724
| 0,03670
| |
| 1,161
| 1,169
| 1,1531
| 1,1092
| 1,1055
|  1,1396
|
| 0,003918
| | | | | |
| 
| | | | | |
| 1,162
| 1,163
| 1,173
| 1,175
| 
|
| 0,001
| 0,01
| 0,002
| 
|
| -0,006
| -0,005
| 0,005
| 0,006
| SD  i = 0
|
| (D i )2
| 36∙ 10-6
| 25∙ 10-6
| 25∙ 10-6
| 36∙ 10-6
| S(D fi)2 =122∙ 10-6
|
| 0,03555
| 0,03550
| 0,03657
| 0,03393
| 
|
      
|
| | | | | | | | | | | | | | |
8. Упорядочим 
; проверим на промахи; найдем 
и 
;
| N
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
|
|
|
|
| 0,0262
| 0,0269
| 0,0271
| 0,028
| 0,0314
| | | |
|
| 80
| 89
| 90
| 119
| 136
|
| | |
| t (сек)
| 7,75
| 7,15
| 7,1
| 5,55
| 5,45
| |
| |
|
| 206
| | |
|
R – размах выборки
Up1n=0,64; N=5; P≈95%
Из этого видно что 
промах поэтому исключаем его из таблицы. Теперь таблица выглядит так:
| N
| 1
| 2
| 3
| 4
|
|
|
|
|
| 0,0262
| 0,0269
| 0,0271
| 0,028
| | | |
|
| 80
| 89
| 90
| 119
|
| | |
| t (сек)
| 7,75
| 7,15
| 7,1
| 5,55
| |
| |
|
| 206
| | |
|
2.1 Теперь находим среднее значение
2.2 Находим среднеквадратическое отклонение результатов измерения 
2.3 Найдем средний квадрат отклонения 
2.4 Высчитаем случайную погрешность результатов измерений
=0,72; =3,2;N=4; P≈95%
I. 
II. 
2.5 Производим вывод выражений для частных производных от функции
2.6 По каждому набору совместно измеренных значений аргументов и их приборных погрешностей рассчитаем приборную погрешность функции
2.7 Вычислить среднюю приборную погрешность функции
2.8 Вычисляем полную погрешность функции
2.9 Запишем результат измерения и округлим его
Вывод: Коэффициент вязкости ( 
) полученный и рассчитанный в ходе лабораторных измерений отличается от стандартного значения, в основном из-за погрешностей, допущенных в ходе измерения массы шарика и времени прохождения им между двумя отметками. Для более точного измерения нам необходим электронный секундомер.
