Ποιο είναι το μέτρο του καλωδίου ακαμψίας χρησιμοποιώντας το εκκρεμές στρέψης;
Κατανόηση των εννοιών
* εκκρεμές στρέψης: Ένα εκκρεμές στρέψης αποτελείται από μια μάζα (συνήθως δίσκο ή κύλινδρο) που αιωρείται από ένα σύρμα. Όταν η μάζα είναι στριμμένη, το καλώδιο ασκεί μια ροπή αποκατάστασης ανάλογη προς τη γωνία της συστροφής. Αυτό δημιουργεί μια ταλαντευόμενη κίνηση.
* συντελεστής ακαμψίας (g): Πρόκειται για μια υλική ιδιότητα που μετρά την αντίσταση ενός υλικού στις δυνάμεις συστροφής ή διάτμησης. Ορίζεται ως η αναλογία της διατμητικής πίεσης προς την καταπόνηση της διάτμησης.
* στρεπτικές ταλαντώσεις: Η περίοδος ταλάντωσης του εκκρεμούς στρέψης σχετίζεται άμεσα με το μέτρο ακαμψίας του καλωδίου.
Πειραματική εγκατάσταση
1. Κατασκευάστε ή αποκτήστε εκκρεμές στρέψης. Αυτό περιλαμβάνει συνήθως:
* Ένα σύρμα ανάρτησης από το υλικό που θέλετε να δοκιμάσετε (π.χ. χάλυβα, χαλκός).
* Μια μάζα (συνήθως δίσκος ή κύλινδρος) που συνδέεται με το σύρμα.
* Ένα μέσο μέτρησης της γωνίας της συστροφής (π.χ., ένα promcractor, φωτεινή δέσμη και καθρέφτη).
2. μετρήσεις:
* Μετρήστε το μήκος του καλωδίου (L)
* Μετρήστε την ακτίνα του καλωδίου (r)
* Μετρήστε τη στιγμή της αδράνειας (i) της μάζας Αυτό μπορεί να υπολογιστεί για απλά σχήματα ή καθορισμένο πειραματικά.
* Μετρήστε την περίοδο ταλάντωσης (t) Χρόνος αρκετές πλήρεις ταλαντώσεις και διαιρέστε με τον αριθμό των ταλαντώσεων.
Υπολογισμοί
1. Γωνιακή συχνότητα (ω):
* ω =2π/t
2. Μέτρο ακαμψίας (g):
* G =(4π²)/(t²r⁴) * (l/π)
Επεξήγηση του τύπου
* Ο τύπος προέρχεται από την εξίσωση κίνησης για εκκρεμές στρέψης.
* Σχετίζεται άμεσα με την περίοδο (t) της ταλάντωσης, τη στιγμή της αδράνειας (I), την ακτίνα (R) και το μήκος (L) του καλωδίου και το μέτρο ακαμψίας (G).
Σημαντικές εκτιμήσεις
* Ακρίβεια: Η ακρίβεια του συντελεστή μέτρησης της ακαμψίας εξαρτάται από την ακρίβεια των μετρήσεων των διαστάσεων του καλωδίου, τη στιγμή της αδράνειας της μάζας και την περίοδο ταλάντωσης.
* παραδοχές: Ο τύπος υποθέτει ότι το καλώδιο είναι απόλυτα ελαστικό και υφίσταται μόνο μικρές στρεπτικές παραμορφώσεις.
* Πειραματικές τεχνικές: Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τη μέτρηση της περιόδου ταλάντωσης. Χρησιμοποιώντας ένα χρονόμετρο και χρονομετρήσεις πολλαπλών ταλαντώσεων βελτιώνει την ακρίβεια.
Επιτρέψτε μου να ξέρω εάν έχετε συγκεκριμένες ερωτήσεις σχετικά με τη ρύθμιση, τους υπολογισμούς ή οποιαδήποτε άλλη πτυχή του πειράματος.
