تبلیغات
parsan - گزارش کار آزمایشگاه فیزیک 1 (ثابت فنر)ادامه قسمت1
 
نوشته شده توسط : hamid pursoleymani parizi

بررسی قانون هوک در فنر و حرکت نوسانی فنر:یکی از مهم ترین حرکتهای طبیعت ، حرکت نوسانی است . یک ذره هنگامی نوسان می کند که به طور تناوبی حول یک وضع تعادل جا به جا شود مانند حرکت آونگ ، حرکت اتمهای یک جسم جامد یا مولکول . اگر فنری را با اعمال نیرویی بکشیم طول آن زیاد تر می شود و هر چه به مقدار نیرو افزوده شود  به همان نسبت افزایش طول فنر بیشتر می شود البته بزرگی نیرو نباید از حد معینی تجاوز کند . این نتیجه به قانون هوک معروف است . مطابق با قانون هوک ، مقدار نیرویی که باعث افزایش طول فنر می شود از رابطه زیر به دست می  آید .        

f=-kx                

که در این رابطه  x  میزان فشردگی یا باز شدگی فنر در اثر وارد ساختن نیروی F  و K عدد ثابتی است که ثابت کشسانی نامیده می شود. مقدار K  به چگونگی ساختمان فنر بستگی دارد وبه طور عددی برابر با مقدار نیرویی است که به ازای آن طول فنر به اندازه واحد طول افزایش می یابد  .  اگر در رابطه بالا یکاهای  fو x  به ترتیب نیوتن و متر قرار داده شوند ، یکای k در سیستم si  مطابق با رابطه زیر به دست می آید .                                                                                 
                     
s2  =kg/  kg (m/s2 ) /m =N/m= [k ] = [f] / [x] 

به دست آوردن مقدار ثابت فنر از راه ازدیاد طول : با توجه به قانون هوک  f= k x )) نیروی f  در اینجا همان وزن است . بدین ترتیب Mg=kx . هرگاه به ازای مقادیر مختلف M  و x  ، منحنی تغیرات M  بر حسب x   را رسم کنیم همانگونه که در شکل مشاهده می شود این محنی به صورت خطی خواهد بود که از مبدا مختصات می گذرد .
 شیب این خط برابر است با :
tgθ = BC / AC =M /X

در نتیجه :      =tgθ *g  K= (M/X) g                    
روش انجام آزمایش: برای انجام آزمایش اول فنری را برداشته و وزن آن را با ترازوی دیجیتالی اندازه گیری می کنیم و بعد آن را به پایه متصل کرده و طول فنر را با متر اندازه گرفته و یک وزنه با سنگینی  یک کیلو گرم و 0.56 کیلوگرم و 0.295 کیلو گرم  را جداگانه به فنر متصل کرده و بعد از اتصال دوباره طول فنر را اندازه می گیریم وتفاضل بین دو طول را به دست می آوریم بعدفنر را به سمت پایین کشیده و با کرنومتر زمان بالا وپایین رفتن فنر را محاسبه می کنیم  و بعد از آن مقدار دوره  تناوب را که از تقسیم زمان بر تعدادنوسانات است اندازه می گیریم و دوره تناوب را  به توان دو می رسانیم و برای آن که وزن کل را بدست آوریم وزن وزنه را با 1/3  وزن فنر جمع میکنیم.
 ثابت فنر به شیب فنر بستگی دارد و هر چه ثابت فنر بیشتر باشد فنرقویتراست.    

محاسبات :  محاسبه ثابت فنر به روش کشسانی:آزمایش شماره 1 :

   g =9.8m/s2     m =1kg          x1=0.08 m         x2= 0.15 m
w=mg
w=1*9.8=9.8N

x=x2-x1

=0.15-0.08=0.07m  x
k=w/
x
k= 9.8 / 0.07 =140(N / m)

k=k1+K2+k3 / 3    کل


محاسبه ثابت فنر به روش تناوبی:آزمایش شماره 1 :

m = 0.018kg    n =10    فنر   t=6s         m =1kg           وزنه    
  ) T=t/n     
دوره تناوب)
T=6 / 10= 0.6 s
 m)
فنر) m)   +1/3 وزنه) = m´
m´ = 1+ 1/3 (0.018 )   =1.006  n
k=4
π2 (m´/T2)
K= 39.4(1.006  / 0.36) = 110.10N/m

تیجه گیری کلی:از این آزمایش به این نتیجه خواهیم رسید که چگونه ثابت فنر را محاسبه کنیم.
اگر فنری را با اعمال نیرویی بکشیم طول آن زیاد تر می شود و هر چه به مقدار نیرو افزوده شود  به همان نسبت افزایش طول فنر بیشتر می شود.
نیروی کشش ، با افزایش طول فنر رابطه خطی دارد .نیروی فنر همواره در جهتی است كه مایل است فنر را به طول اولیه بازگرداند. نیروی بازگردانندهٔ فنر با تغییر طول فنر ( یا جابجایی جسم از وضع تعادل ) متناسب است.مقدار K  به چگونگی ساختمان فنر بستگی دارد وبه طور عددی برابر با مقدار نیرویی است که به ازای آن طول فنر به اندازه واحد طول افزایش می یابد  .  ثابت فنر به شیب فنر بستگی دارد و هر چه ثابت فنر بیشتر باشد فنرقویتراست.    

منابع خطا: از آنجایی که در آزمایش خطا وجود دارد ممکن است مقدار به دست آمده دقیق نباشد لذا لازم است که آزمایش را چند بار تکرار کنیم و سپس از مقادیر به دست آمده میانگین گیری کنیم تا مقدار واقعی تری به دست آید  و ضمنا نیز بتوانیم خطای آزمایش را به دست آوریم .
1- خطای سیستماتیك : به علت استفاده ی زیاد از فنر بین حلقه ها ی فنر فاصله افتاده ( حالت فنری بودن خود را از دست می دهد ) كه درمحاسبه ثابت فنر موثرمی باشد .
 2- احتمال خطا در اندازه گیری طول و وزن فنر برای انجام آزمایش وجود دارد.
3- احتمال خطا در خواندن درجه بندیها به دلیل
خطای دید ولغزش دست درهنگام اندازه گیری
4-  احتمال
خطا بر اساس خطای دستگاه مانند (ترازو ، ...)
5-
احتمال خطا در اندازه گیری جرم وزنه ها
6-
خطا در انجام محاسبات




تاریخ انتشار : جمعه 26 فروردین 1390 | نظرات ()
 
   
یکتا رایانه بزرگترین مرکز فروش لپ تاپ جنوب شرق.