Thí nghiệm xác định moment quán tính của bánh xe

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍMINHKHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG------------------***------------------BÁO CÁOTHÍ NGHIỆM VẬT LÝ 1Mơn: Thí nghiệm Vật lý đại cươngGV: …Huỳnh Hồng TrungNhóm 7Thành viên: 1.Trần Diệp Hồng Lân2. Phạm Minh Mẫn3. Nguyễn Minh Phươngdownload by : Bài 1: XÁC ĐỊNH MƠ MEN QN TÍNH CỦA BÁNH XEVA LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY------ooo-----1- Bảng số liệu:-−1Khối lượng quả nặng: m = ( 1,92±0,02 ) .10 (kg)-Độ chính xác của thước kẹp: 0,02 (mm)-Độ chính xác của máy đo thời gian MC-963A: 0,001 (s)-Độ chính xác của thước milimét T: 1 (mm)-Vị trí A: ZA = 40 (mm)-Vị trí B: ZB = 493(mm)-Độ cao của vị trí A: h1 = ZB – ZA =453 (mm)-g= (9,87±0,05 )(m/s )2h1 =Z B−Z A=453(mm)h 2 =Z B−Z C =493−212 ,2=280 , 8(mm )Lần đod (mm)d (mm)t (s)t (s)Zc (mm)Zc (mm)18,060,2465,4220,4172196,828,30,0065,7040,1892102,238,360,0545,8550,0372141,848,20,1065,2950,4022141,858,70,3946,0090,1162152,868,90,5945,8250.0672152,878,10,2066,0970,2042102,288,20,1066,1960,5032111,2download by : 98,140,1666,1680,2752130,8108,10,2065,3390,53720111,2Trung bình8,3065,8922- Tính lực ma sát ổ trụca- Tính giá trị trung bìnhtheo cơng thức (1.17).−3h1−h2( 453−280 , 8 ). 10f ms=mg=0 , 192 .9 , 78 .=0 , 44 (N )h1 +h 2(453+280 , 8 ). 10−3b- Tính sai số tương đối trung bình:√(√( ) ( ))()2Δmaxω 21 2 1 2ΔZ B =γ α .+=1,8 .+=0 .848( mm)3333Δh 1= ΔZ B + ΔZ A =2 ΔZ B ( ΔZ A =ΔZ B )⇒ Δh1 =1 ,696 (mm)ΔZ C =.. .=4 , 77(mm )nnΔZ Cht = ΔZ B =0 ,848( mm)√⇒ ΔZ C = ( ΔZ cht ) + ( ΔZ Cnn ) =√ 0 ,848 +4 , 77 =4 , 844(mm )2222Δh 2 =ΔZ B + ΔZ C =0 , 848+4 , 608=5 , 692(mm)c- Tính sai số tuyệt đối trung bình:f ms=mg⇔h1 −h2h1 +h2⇔ ln f ms=lnm+ln g+ln(h1 −h2 )−ln(h1 +h 2 )d f ms dm dg d (h 1−h 2 ) d (h1 +h2 )= + +−f msm g h1 −h 2h1 +h2download by : 212,2 ⇔Δ f ms Δm Δg Δ(h 1−h 2 ) Δ(h 1 +h2 )= + ++f msm g h1 −h2h1 +h 2⇔Δ f ms Δm Δg1111= + + Δh1 (+)+ Δh2 (+)f msm gh 1−h 2 h 1 +h2h 1−h2 h 1 +h2=Δm Δg Δh1 . 2 h2 Δh2 . 2 Δh1+ ++m g h21−h22h1 +h2=Δm Δg Δh1 . 2 h2 +Δ h2 . 2h 1+ +m gh 21−h22Δm=0,002( kg); Δg=0,02( m/ s)Δf mo Δm Δg 2h2 . Δh 1−2h1 .Δ h1ε¯f ==| |+| |+| 2 2|ms fmg h1 −h2ms0,002 0,02 2.280, 8.10−3 . 1,696.10−3 −2.453.10−3 .5,456 . 10−3=||+||+||=0,0330,192 9,78 (453 2−280 ,82 ).(10−3 )2Δ f ms=¯ε f ms . f ms =0 , 033 .0 , 44=0 ,0145 (N )d- Viết kết quả đo lực ma sátf ms=f ms± Δf ms=( 44±145 ) . 10−3 ( N )3- Tính momen quán tính của bánh xe và trục quaya- Tính giá trị trung bình của momen qn tínhTrong cơng thức (13), nếu số hạngtheo cơng thức (1.18)thì:(1.19)download by : ¯I =[][]h20 , 192.( 8 ,396 . 10−3 )2 9 , 78 .(5 , 892 )2 .280 , 8 .10−3m d2g . t2 .−1 =.−1 =0 , 97 .10−3 (kg . m2 )−64h1 (h 1 +h2 )4453 .(453+280, 8 ). 10b- Tính sai số tương đối trung bình của momen qn tínhtheo cơng thức(1.19)√2222222222Δt 1 +Δt 2 + Δt 3 +Δt 4 + Δt 5 +Δt 6 +Δt 7 +Δt 8 + Δt 9 + Δt 10Δt nn=9√22222222222220 , 417 +0 ,189 +0 , 037 + 0 , 402 +0 , 116 +0 , 067 +0 ,116 +0 , 204 +0 ,503 +0 , 275 + 0 ,537¿9¿ 0 , 343(s )Δt ht =γ α .√( ) ()2ω 2 Δ max+=1,8.33√()()0 , 01 2 0 , 001 2+=0 , 006(s )33Δt= √ Δt nn+ Δt ht =√ 0,343 +0,06 =0 ,343 (s)2√2222222222222Δd 1 + Δd 2 + Δd 3 + Δd 4 + Δd 5 +Δd 6 +Δd 7 + Δd 8 + Δd 9 + Δd 10Δd nn =9√22222220 ,246 +0 , 006 +0 , 054 + 0 ,106 +0 , 394 +0 , 594 +0 , 206 +0 , 106 +0 , 166 +0 , 2069¿ 0 , 280(mm)¿Δd ht =γ α .√( ) ()2ω 2 Δ max+=1,8 .33√() ( )0 , 02 2 0 , 02 2+=0 , 017(mm )33Δd=√ Δd nn +Δd ht =√ 0,280 +0, 017 =0 ,280( s)2222download by : 2 c- Tính sai số tuyệt đối trung bình của momen quán tínhεI=ΔII(h2md 2I=g . t2 .4h1 ( h1 +h2 ))⇔ ln I=lnm+2 ln d−ln 4+lg g+2 lnt +ln h2 −ln [ ln h1 +ln(h1 +h 2 ) ]dI dm 2 dd dg 2 dt dh 2 dh1 d (h1 +h2 )⇔ = ++ ++++I m dg th2 h 1 h1 +h2ΔI Δm 2 Δd Δg 2 Δt Δh 2 Δh1 Δh1 +Δh 2⇔ = ++ ++++Im dg th2 h1 h1 +h20 , 002 2 . 0 ,02 0 , 05 2 .0 , 343 5 , 456 1 , 696 1 ,696 +5 , 456⇔ε I =++++++0 , 192 8 , 306 9 , 87 5 , 892280 , 8 453453+280 ,8⇔ε I =0 , 17εI=ΔI⇒ ΔI=ε I . I=0, 162.0, 97.10−3 =1,649 .10−4Id- Viết kết quả đo momen quán tính I−32I=¯I ± Δ ¯I =(0. 97±0, 17 ). 10 ( kg.m )download by : Bài 2: XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CON LẮC VẬT LÝ------ooo-----1-Bảng số liệu:-Độ chính xác của thước kẹp:0,02.(mm)-Độ chính xác của máy đo thời gian MC-963A: 0,01 (s)-Chiều dài con lắc vật lý: L = (7,01±0,01).10-1 (m)a ( mm )t1(s)T1(s)t2(s)T2(s)083,941,678883,611,6722584,041,680883,681,67361084,071,681483,751,67501584,101,682083,911,67822084,131,682684,011,68022584,141,682884,081,68163084,161,683284,211,68423584,201,684084,361,68724084,331,686684,431,6886download by : 2-Vẽ đồ thị: hàmvàtrên cùng một hệ trục tọa độ.T1 = f(a) và T2 = f(a)1.6951.69T (s)1.685T1 = f(a)Polynomial (T1 =f(a))T2 = f(a)Polynomial (T2 =f(a))1.681.6751.671.6651.66051015202530354045a (mm)Hai đường cong này giao nhau tại a =27(mm) ứng với T1 = T2 = TVL = 1,683(s)Vậy chu kỳ dao động của con lắc vật lý là:√()()√(.Δ max 2 ω 20 , 01 2 0 , 01 2ΔT ht =γ+=1,8 .+=8,5. 10−3 (s)3333ΔT ht 8,5. 10−3−4ΔT===1,7 . 10 ( s)5050)( )3-Tính gia tốc trọng trường g theo công thức:T =2 π√L4 π 2 L 4 π 2 . 0,7m=1 , 683⇒ g= 2 =≈9,8 ( )sG1, 683T4-Tính sai số tương đối g.download by : √()()√()( )Δ max 2 ω 20 , 02 2 0 , 02 2Δa ht = Δght =γ+=1,8+=0 , 017( mm)33332 Δa=2. 0 , 017=0 , 034(mm )2 ΔT=2 .1,7 . 10−4 =3,4 .10−4 (s)ΔL=γ√()()√()( )Δ max 2 ω 20 , 02 2 0 , 02 2+=1,8+=0 , 85(mm )33334 π2 Lg=⇔ln g=ln 4+ln π 2 +ln L−lnT 2Tdg dπ dL dT⇔ =2 + +2gπ LTΔg Δπ ΔL ΔT⇔ =2 + +2 =ε ggπ LT−3−40, 0016 0, 85 .10 3 , 38.10⇒ ε g =2.++=2, 43 .10−3π0,71 , 6835-Tính sai số tuyệt đối g.6-Viết kết quả đo g.g±download by : Bài 3: XÁC ĐỊNH TỶ SỐ NHIỆT DUNG PHÂN TỬ CHẤT KHÍ------ooo------1- Bảng số liệu:-Độ chính xác của thước mm: 1 (mm)-Giá trị y1 = 136 (mm)-Giá trị y1 = -126 (mm)-Độ chênh lệch áp suất:H = y1 – y2 = 136-(-126) = 262 (mm)Lần đoy3 (mm)y3 (mm)y4 (mm)y4 (mm)1290,9-200,62300,1-221,43322,1-182,64300,1-210,45300,1-200,66300,1-254,47281,9-191,68290,9-182,69311,1-221,410300,1-210,4Trung bình29,9-20,6download by : 2-Tính giá trị trung bình,và các sai số tuyệt đối trung bình:,.Δy ht =Δy 1= Δy 2 =λα√(√√ (22√()( )√( ) ( ))√Δ max 3 ω 31 3 1 3+=1,8+=0 , 4933332222222222 Δy 1 +5 y 2 + Δy 3 +Δy 4 + Δy 7 + Δy 9(2 .0,9 +5 . 0,1 +2,1 + 1,9 +1,1 )Δy3 ===1,1(mmH 2 O )htn−19) √()2222222 Δy 21 +2 Δy 22 +2 Δy 23 +2 Δy 24 + Δy 26 +Δy 272 .0,6 +2 .1,4 +2 . 2,6 +2 . 0,4 +4,4 +1,6Δy 4 ===0 , 84 (mmH 2 O )nnn−19Δ y 3 = Δy 3 +Δy 3 =√ 0 ,85 +1,1 =1,4√22ht22nnΔ y 4 = Δy 4 +Δy 4 =√ 0 , 85 +0 , 84 =1,222ht22nn3-Tính giá trị trung bình của tỷ số nhiệt dung phân tử theo công thứcvà số bậc tự do i của phân tử khí4-Tính sai số tương đối trung bình của  và i5-Tính sai số tuyệt đối trung bình  và idownload by : 6-Viết kết quả đo  và IBài 4: ĐO ĐIỆN TRỞ R, ĐỘ TỰ CẢM L, ĐIỆN DUNG CBẰNG DAO ĐỘNG KÝ ĐIỆN TỬdownload by : ------ooo-----1.Bảng 1: Xác định điện trở thuần RXCấp chính xác hộp điện trở( đọc trên hộp điện trở)Giai đo R(Ω)Cấp chính xác k(%)10001001010,10,50,50,515ω = 1000.0,5%+100.0,5%+10.0,5%+1.1%= 5,56 Ω1000+100+10+1+0,1. 7,5 %=16 , 655ΔmaxRo=Lần đof (Hz)R0 ()Rx ()Rx1300215321533,38.10-32400211521153,39.10-33500212221223,38.10-321303,38.10-3Trung bình- Tính sai số tương đối Rxi cho từng lần đo rồi ghi vào bảng số liệudownload by : - Tính sai số tuyệt đối trung bình Rx- Viết kết quả đo RX:2. Bảng 2: Xác định dung kháng Zc và điện dung Cx.Lần đof (Hz)Zc = Ro (WW)Cx (F)Cx13004531,17.10-60,03324003541,12.10-60,03535003091,03.10-60,0361,12.10-60,034Trung bìnhdownload by : - Tính giá trị của điện dungvà sai số tương đối Cxi cho từng lần đo rồighi vào bảng số liệu.- Tính sai số tuyệt đối trung bình:- Viết kết quả đodownload by : 3- Bảng 3: Xác định cảm kháng, độ tự cảm(cuộn dây không lõi sắt)Lần đof (Hz)ZLx = Ro (WW)Lx (H)Lx15002190,06970,04126002530,06710,03937002860,06500,0370,06730,039Trung bình- Tính giá trị của độ tự cảm Lx và sai số tương đối Lxi cho từng lần đo rồighi vào bảng số liệu.- Tính giá trị trung bình của độ tự cảm(bảng)download by : --Tính sai số tương đối trung bình:Tính sai số tuyệt đối trung bình:- Viết kết quả đo4- Bảng 4: Xác định tần số cộng hưởng foLần đoMạch RLC nối tiếpfo (Hz)DDfo (Hz)118565,3218653,7318631,7Trung bình1861,3- So sánh giá trị của tần số cộng hưởng fo và f với LX và CX ở bảng 2 và bảng 3.Nêu nhận xétf ≈f 0- Giải thích kết quả.download by : U X =U R0 =R0 .I . √ 2. sin ωtπU Y =U L,C .I . √2 .sin (ωt+ )2Do cộng hưởng nên ZL=Zc=> UY=0 => UX đồng pha I=> Độ lệch pha là 0=> quỹ đạo là đường thẳngBài 5: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA DIODE VÀ TRANSISTOR------ooo-----1-Vẽ đường đặc trưng Volt-Ampere I = f (U) của diode:a-Bảng số liệu 1Thang đo của volt-kế: Um = 1VCấp chính xác của volt-kế: kV = 1,5 %;Khoảng chia nhỏ nhất của thang đo volt-kế: V = 0,02VThang đo của ampere-kế: Im = 10mACấp chính xác của ampere-kế: kA = 1,5 %;Khoảng chia nhỏ nhất của thang đo ampere-kế: A = 0,2mAU0,10,20,30,40,50,60,620,640,660,680000,10,63,44,45,86,610(V)I(mA)ΔU max =k V . U m=0 ,015 . 1=0 , 015(V )ΔU =γ α .√(ΔU max3)()2+√()( )ω 20 , 015 2 0 , 02 2=1,8 .+=0 ,015 V333download by : ΔI max =k V .U m=0 , 015 .10=0 , 15(mA )ΔI =γ α .√(ΔI max3)( )2+ωA32=1,8 .√()( )220 , 150,2+=0 , 15(mA)33b- Vẽ đặc tuyến I = f (U) của diode bán dẫn.Đặc tuyến I = f (U) của diode bán dẫn.1210I (mA)8642000.10.20.30.40.50.60.7U (V)2- Vẽ đường đặc trưng IC = f (UCE,IB) của transistora. Bảng số liệu 2.-Thang đo của volt-kế: Um = 10V-Cấp chính xác của volt-kế: kV =1,5 %;-Khoảng chia nhỏ nhất của thang đo volt-kế: V = 0,02V-Thang đo của ampere-kế 1: Im1 = 100 μA-Cấp chính xác của ampere-kế 1: kA1 =1,5 %;download by : 0.8 -Khoảng chia nhỏ nhất của thang đo ampere-kế 1: A1 = 2μA-Thang đo của ampere-kế 2: Im2 = 10μA-Cấp chính xác của ampere-kế 2: kA2 =1,5 %;-Khoảng chia nhỏ nhất của thang đo ampere-kế 2: A2 = 0,2μAIB = 6AIB = 12AIB = 18AIB = 24AUCE (V)0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8IC (mA)0,2UCE (V)0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8IC (mA)0,4 1,8 2,5 2,6 2,7 2,8 2,8 2,8 2,8UCE (V)0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8IC (mA)0,5 2,4 3,1 3,6 3,8 3,9UCE (V)0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8IC (mA)0,611,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4344ΔU =γ α .√(3√()()22)( )22ω0 , 150 , 02+=1,8 .+=0 , 09 V333ΔI max =k A 1 . I m1 =0 , 015. 100=1,5(V )1ΔI 1 =γ α .√(ΔI max3) ( ) √(21+ωA 132=1,8 .0,9) ()221,52+=1,5( μA )33download by : 11,412,80,91440,914,2 4,5 4,7 4,9 4,9 4,9 4,9ΔU max =k V . U m=0 ,015 . 10=0 ,15(V )ΔU max0,94,9 ΔI max =k A . I m =0 ,015 . 10=0 ,15(V )2ΔI 2 =γ α .1√(2ΔI max) ( ) √( ) ( )223+b- Vẽ đồ thịωA223220 , 150,2=1,8 .+=0 ,15 (μA )33vàtrên cùng một hệ trục tọa độ (chú ý vẽ ôsai số cho mỗi điểm thực nghiệm). Chọn ij là đoạn thẳng nhất trên đồ thị.Đồ thị IC = f(IB)65IC (mA)IB = 6*10^(-6)Linear (IB = 6*10^(-6))Linear (IB = 6*10^(-6))Linear (IB = 6*10^(-6))Linear (IB = 6*10^(-6))IB = 12*10^(-6)AIB = 18*10^(-6)IB = 24*10^(-6)Linear (IB = 24*10^(-6))43210IB (A)c- Xác định hệ số khuếch đại dòng điện  của transistor:β=tg α=I C −I CiiI Bi −I B j=(4,9−1,4 ). 103=25020−6d- Tính sai số tương đối :download by : −6ΔI C i =ΔI C j =ΔI 2 =0 ,15 . 10 ( A )ΔI B = ΔI B =ΔI 1 =1,5 . 10−6 ( A )ji−3−3I C j =1,4 .10 ( A ); I C i =4,9 . 10 ( A )I B =6 . 10−6 ( A ); I B =20 .10−6 ( A )ijβ=I C −I CiiI B −I Bi⇔ ln β =ln( I C i −I C j )−ln( I Bi −I B j )jd ln(ε β )d ln( ε β )d ln(ε β )d ln(ε β )⇔ε β =|| ΔI C +||ΔI C +||ΔI B +||ΔI BijijdI CdI CdI BdI B⇒ ε β=ΔI CjiiI C −I Ci+jΔI CjI C −I Ci+jiΔI BiI B −I Bi2. 0 , 152 .1,5⇔ε β =+=0,3(4,9−1,4 ) (20−6 )+jΔI BjI B −I Bijje- Tính sai số tuyệt đối:Δβ=ε β . β=0,3 . 250=75g- Viết kết quả đo:β=β±Δβ =(2,5±7,5). 102Bài 6: XÁC ĐỊNH ĐIỆN TÍCH RIÊNG CỦA ELECTRONBẰNG PHƯƠNG PHÁP MAGNETRON------ooo-----1- Bảng số liệu 1:-Volt-kế V: Umax = 15V , cấp chính xác: kV= 1,5% , độ chia nhỏ nhất V=0,2-Ampere-kế A1: I1 max = 5 A , cấp chính xác: kA1= 1,5% , độ chia nhỏ nhất A1=0,5-Ampere-kế A2: I2 max = 1mA , cấp chính xác: kA2= 1,5% , độ chia nhỏ nhấtA2 =0,1download by : -Mật độ vòng dây của ống dây D: n = (6000±1) (vòng/m)-Hệ số của ống dây D:  = (1,25±0,01).10-Khoảng cách anod - lưới: d = (5,00±0,05).10 (m)-Hiệu điện thế giữa lưới G và catod K: U = 6,0 (V).−7−3Δ max =k V . U max =0 , 015 .15=0 , 225(V )U√()(2ωV) √(2Δ max)()) ()) ()0,2 2 0 ,225 2ΔU =γ α .+=1,8 .+=0 , 18( V )3333Δ max =k A2 . I 1max =0 , 015 .5=0 , 075( A )I1ΔI 1 =γ α .Δ max I2√(√(ω A13=k A . I 22ΔI 2 =γ α .3I (A))( )=1,8 .√(=1,8 .√(20,5 2 0 , 075 2+=0 , 303( A )333=0 , 015 .1=0 , 015(mA )+1)( )0I2(mA)Δmax I2maxωA 2UΔmax I2+2230,51,522,2 2,4 2,6 2,83,3 3,2 3,1 3,132,7 2,5 2,3 1,9 1,3 0,7 0,5 0,4 0,3 0,2 0,12- Vẽ đồ thị10,1 2 0 , 015 2+=0 , 06(mA )3333,2 3,4 3,6 3,8.ΔI 1 =0 , 303( A )⇒2 ΔI 1=0 , 606( A )ΔI 2 =0 , 06( mA )⇒ 2 ΔI 2 =0 , 12(mA )Đồ thị I2 = f(I)3.53I2 (mA)2.521.510.5000.511.522.533.5I (A)download by : 44.544,2 Căn cứ vào đồ thị, xác định giá trị dòng điện I1:I1 = 4,2  0,303(A)3- Tính giá trị của điện tích riêng:e8U8.6X= = 2 2 2 2 2==2,2. 1022 (e/kg )−72−7m α . μ0 . n . I 1 .d (1, 25 .10 ) .(4 π .10 )2 .(6000 )2 .(4,2 )2 .(5. 10−3 )24- Tính sai số tương đối:.8U⇔ ln X =ln 8+ln U −ln α 2−ln μ 20−ln n2 −ln I 21 −ln d 22 2 2 2 2α . μ0 . n . I 1 . d22dX dU dα 2 dμ0 dn2 dI 2dd⇔ =− 2 − 2 − 2 − 2 − 2XUαμ0 nI max dX=1ΔX ΔU 2 Δα 2 Δμ 0 2 Δn 2 ΔI 2 Δd⇔=+++++=ε XXUαμ0nI max d0 , 18 2 . 0 2 . 4 π .10=> ε X =++61 , 25 3 , 145- Tính sai số tuyệt đối:−712. 1 2. 0 , 303 2 . 0 ,01+++=0 , 1566000 55.2221ΔX =ε X . X =0 , 156. 2,2 .10 =3 , 432. 106- Viết kết quả đo:X =(2,2±0,3 ).1022download by : với giá trị lý thuyết.7- So sánh giá trị đoTính độ lệch tỷ đối:|17,6 .1010 −⇔8. 6|(1 , 25.10 .3, 14.6000 .5. 5.10−3 )2−717, 6.10 10. 100%=92, 13%Bài 7: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG QUA CÁCH TỬ PHẲNGXÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC------ooo-----1- Xác định bước sóng của chùm tia laser:a- Bảng số liệu 1.d = (1,00 ± 0,01).10-1 (mm)-Chu kỳ của cách tử phẳng:-Tiêu cự của thấu kính hội tụ:-Độ chính xác của panme: 0,01 mm-Độ chính xác của thước milimét:f =(5,00 ± 0,01).10-2 (mm)1 mmLần đox+1(mm)x+1(mm)x-1(mm)x-1(mm)115,370,098,450,03download by :