Przejdź do treści
Badanie właściwości żyroskopu
Informacje do doświadczenia
- Numer stanowiska w pracowni: 123 (sala 217).
- Doświadczenie wykonać na podstawie opisu zawartego w skrypcie [2]. Punkt 12 w Przebiegu ćwiczenia powinien wyglądać następująco: "Powtórzyć polecenia z punktów 8-11 dla kilku różnych mas ciężarka. Z poszczególnych pomiarów wyznaczyć moment bezwładności I, a następnie jego wartość średnią i odchylenie standardowe średniej".
Przebieg doświadczenia:
Metoda I wyznaczenia momentu bezwładności tarczy żyroskopu
- Upewnić się, że ramię żyroskopu jest sztywno zamocowane.
- Zważyć ciężarek M (zawieszony na sznurku) wraz z jego zawieszeniem. Wyznaczyć średnicę elementu żyroskopu (szpulka) na który nawijany będzie sznurek (2r). Zapisać dokładność określonej masy (ΔM) i średnicy (Δ2r).
- Ciężarek zamocować na sznurku nawiniętym na szpulce w taki sposób, aby puszczony swobodnie wprawiał w ruch żyroskop.
- Opuszczać ciężarek o masie M z różnych wysokości h i mierzyć czas t(h) opadania ciężarka. Pomiar powtórzyć dla co najmniej 10 różnych wysokości. Zanotować dokładność poiaru czasu (Δt).
Metoda II wyznaczenia momentu bezwładności tarczy żyroskopu
- Zawżyć ciężarek m wraz z jego zawieszeniem. Zapisać dokładność pomiaru (Δm).
- Zwolnić mocowanie ramienia żyroskopu. Zrównoważyć poziomo układ żyroskopu za pomocą odpowiednich ciężarków (najpierw przesunąć ciężarek większy, a potem mniejszy).
- Nadać żyroskopowi prędkość obrotową (np. wykorzystując nić nawiniętą na szpulę)
- Ciężarek o masie m umieścić w pewnej odległości od punktu podparcia żyroskopu (na końcu jego ramienia).
- Zmierzyć, dla dziesięciu różnych okresów obrotu tarczy, odpowiadające im okresy precesji żyroskopu Tp. Z uwagi na to, że prędkość kątowa tarczy maleje w czasie, okres obrotu tarczy należy zmierzyć na początku (T0p) oraz na końcu obrotu precesyjnego (T0k).
- Pomiar powtórzyć dla kilku różnych mas ciężarka m.
Opracowanie wyników
Metoda I wyznaczenia momentu bezwładności tarczy żyroskopu
- Wykonać wykres zależności t2 = ƒ(h).
- Wyznaczyć współczynnik kierunkowy wykreślonej prostej ar oraz jego niepewność (Δar).
- Obliczyć moment bezwładności tarczy żyroskopu oraz jego niepewność (ΔI).
- Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).
Metoda II wyznaczenia momentu bezwładności tarczy żyroskopu
- Dla każdej masy ciężarka m obliczyć wartość średnią okresów obrotu tarczy T0 zmierzonych na początku oraz na końcu obrotu precesyjnego. Wykreślić zależność 1/T0 = ƒ(Tp).
- Wyznaczyć współczynniki kierunkowe wykreślonych prostych (ar) oraz ich niepewności (Δar).
- Z każdego pomiaru obliczyć moment bezwładności tarczy żyroskopu I. Następnie obliczyć jego wartość średnią oraz niepewność.
- Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).
Ponadto
- Porównać otrzymane momenty bezwładności tarczy żyroskopu.
- Zapisać wnioski.