Đang tải... (xem toàn văn)
BÀI 3 XÁC ĐỊNH MOMEN QUÁN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Tìm cách xác định momen quán tính của trục đặc và lực ma sát trong ổ trục quay II. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 1) Dụng cụ đo và sai số dụng cụ: Bộ thiết bị thí nghiệm (bánh xe có trục quay; giá đỡ có ổ trục, quả nặng, dây treo, hộp chân đế, cảm biến thu – phát quang điện hồng ngoại, hộp điều khiển khởi động máy); Thước kẹp 0÷150mm, chính xác 0,02mm; Máy đo thời gian đa năng hiện số, chính xác 0,001s; Thước 1000mm, chính xác 1mm; Cân kỹ thuật, chính xác 1g; 2) Trình tự thí nghiệm Đo khoảng thời gian chuyển động t và các độ cao h1, h2: 1. Cắm phích lấy điện của máy đo thời gian vào nguồn ~220V. Nối cảm biến QĐ trên với ổ A và dưới với ổ B trên mặt máy đo thời gian hiện số (Hình 1). Vặn núm “MODE” sang vị trí A↔B và gạt núm “TIME RANGE” sang vị trí 9,999. Bấm khóa K: các chữ số hiển thị trên cửa sổ “n = N1” và cửa sổ “TIME”. Bấm núm 3 của bộ điều khiển Đ (đặt trên xà ngang của giá đỡ G) để nhả má phanh hãm bánh xe M: bánh xe M quay và sợi dây cuộn trên trục của nó nhả dần ra. Giữ quả nặng m đứng yên ở vị trí thấp nhất B của nó. Vặn các vít V ở đáy hộp chân đế H để điều chỉnh giá đỡ G thẳng đứng sao cho sợi dây treo quả nặng m (coi như dây rọi) song song với mặt thước thẳng milimet T và đáy của quả nặng m nằm ở vị trí thấp nhất B. Dịch chuyển cảm biến quang điện QĐ xuống phía dưới ngay vị trí thấp nhất B của quả nặng m. 2. Sau đó lại dịch chuyển cảm biến QĐ để tăng dần độ cao của nó tới vị trí tại đó các chữ số hiển thị trên mặt đáy đo thời gian bắt đầu “nhảy” (thay đổi giá trị) thì dừng lại. Vị trí này của cảm biến QĐ trên thước milimet T trùng đúng với vị trí thấp nhất B của đáy quả nặng m ứng với độ cao h0. Đọc và ghi tọa độ ZB của vị trí B trên thước milimet T. 3. Quay nhẹ nhàng bánh xe M để sợi dây treo quả nặng m cuốn vào trục quay của bánh xe thành một lớp xít nhau cho tới khi đáy của quả nặng m nằm ở vị trí cao nhất A tùy ý chọn trước (có thể chọn trùng với vị trí nằm trong khoảng từ số 5 đến số 10 trên thước milimet T). Bấm núm F của bộ điều khiển Đ để hãm bánh xe đứng yên tại vị trí A. Đặt một cạnh của thước eke ép sát vào mặt thước thẳng milimet T và cạnh kia của thước eke chạm sát đáy của quả nặng m để xác định tọa độ ZA của vị trí cao nhất A tại đáy quả nặng m trên thước milimet T. Khi đó độ cao của đáy quả nặng m tại vị trí A bằng: h1 = ZA – ZB Tính và ghi giá trị của độ cao h1 vào bảng 1. Bấm núm “RESET” trên mặt máy đo thời gian hiện số để các chỉ thị hiện số chuyển về số 0. 4. Bấm núm 1 của bộ điều khiển Đ để đồng thời nhả núm phanh F của bánh xe M và đóng mạch điện của máy đo thời gian hiện số: hệ vật (bánh xe M + quả nặng m) bắt đầu chuyển động và máy đo thời gian bắt đầu đếm. Ngay sau đó, bấm tiếp núm 2 của bộ điều khiển Đ để đóng mạch của cảm biến quang điện QĐ. Khi quả nặng m rơi xuống đến vị trí thấp nhất B (trùng với vị trí cảm biến QĐ) thì máy đo thời gian ngừng đếm. Khoảng thời gian chuyển động t của hệ vật ta xét trên đoạn đường từ A đến B có độ dài h1 = ZA – ZB sẽ hiển thị trên cửa sổ “THỜI GIAN”. Tiếp tục theo dõi chuyển động đi lên của quả nặng m đến khi nó đạt tới vị trí C có độ cao cực đại thì bấm nút F của bộ điều khiển Đ để hãm bánh xe M. Dùng thước eke để xác định tọa độ ZC của vị trí C trên thước thẳng milimet T tương tự như đối với vị trí A đã nói ở trên. Khi đó độ cao của đáy quả nặng m tại vị trí C có giá trị bằng: h2 = ZC – ZB Ghi giá trị của khoảng thời gian chuyển động t của hệ vật và giá trị độ cao h2 vào bảng 1. Bấm núm “RESET” trên mặt đáy đo thời gian MC963 để các chỉ thị hiện số chuyển về số 0. 5. Bấm núm 3 của bộ điều khiển Đ để hạ quả nặng m xuống vị trí B thấp nhất. Thực hiện lặp lại 5 lần các động tác (3) và (4). Lưu ý: vị trí cao nhất A chỉ xác định 1 lần, khi lặp lại thí nghiệm ta cần đưa vật về vị trí A như cũ. Đọc và ghi vào bảng 1 giá trị của khoảng thời gian chuyển động t của hệ vật và giá trị các độ cao tương ứng h1, h2 trong mỗi lần đo. Đọc và ghi các số liệu sau đây vào bảng 1: Đo đường kính d của trục bánh xe M bằng thước kẹp. Thực hiện động tác này 5 lần. Đọc và ghi giá trị d của mỗi lần đo vào bảng 1. Xác định khối lượng m của quả nặng và sai số của nó. Xác định độ chính xác của thước thẳng milimet T. Xác định độ chính xác của thước kẹp. Xác định độ chính xác của máy đo thời gian hiện số. III. CÔNG THỨC TÍNH VÀ CÔNG THỨC KHAI TRIỂN SAI SỐ
BÀI 3: XÁC ĐỊNH MOMEN QUÁN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY Lớp: DT-04 Nhóm G Họ tên: Nguyễn Quang Huy -1812396 Võ Trung Kiên - 2011475 Đỗ Tiến Nguyên - 1813264 Đặng Gia Long - 1812852 Trương Nguyễn Hoàng Vy - 1814858 Trần Minh Bình - 1912738 Xác nhận giáo viên MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Tìm cách xác định momen qn tính trục đặc lực ma sát ổ trục quay II TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 1) Dụng cụ đo sai số dụng cụ: - Bộ thiết bị thí nghiệm (bánh xe có trục quay; giá đỡ có ổ trục, nặng, dây treo, I hộp chân đế, cảm biến thu – phát quang điện hồng ngoại, hộp điều khiển khởi động máy); - Thước kẹp 0÷150mm, xác 0,02mm; - Máy đo thời gian đa số, xác 0,001s; - Thước 1000mm, xác 1mm; - Cân kỹ thuật, xác 1g; 2) Trình tự thí nghiệm Đo khoảng thời gian chuyển động t độ cao h1, h2: Cắm phích lấy điện máy đo thời gian vào nguồn ~220V Nối cảm biến QĐ với ổ A với ổ B mặt máy đo thời gian số (Hình 1) Vặn núm “MODE” sang vị trí A↔B gạt núm “TIME RANGE” sang vị trí 9,999 Bấm khóa K: chữ số hiển thị cửa sổ “n = N-1” cửa sổ “TIME” Hình Máy đo thời gian số Bấm núm điều khiển Đ (đặt xà ngang giá đỡ G) để nhả má phanh hãm bánh xe M: bánh xe M quay sợi dây cuộn trục nhả dần Giữ nặng m đứng yên vị trí thấp B Vặn vít V đáy hộp chân đế H để điều chỉnh giá đỡ G thẳng đứng cho sợi dây treo nặng m (coi dây rọi) song song với mặt thước thẳng milimet T đáy nặng m nằm vị trí thấp B Dịch chuyển cảm biến quang điện QĐ xuống phía vị trí thấp B nặng m Sau lại dịch chuyển cảm biến QĐ để tăng dần độ cao tới vị trí chữ số hiển thị mặt đáy đo thời gian bắt đầu “nhảy” (thay đổi giá trị) dừng lại Vị trí cảm biến QĐ thước milimet T trùng với vị trí thấp B đáy nặng m ứng với độ cao h0 Đọc ghi tọa độ ZB vị trí B thước milimet T Quay nhẹ nhàng bánh xe M để sợi dây treo nặng m vào trục quay bánh xe thành lớp xít đáy nặng m nằm vị trí cao A tùy ý chọn trước (có thể chọn trùng với vị trí nằm khoảng từ số đến số 10 thước milimet T) Bấm núm F điều khiển Đ để hãm bánh xe đứng yên vị trí A Đặt cạnh thước eke ép sát vào mặt thước thẳng milimet T cạnh thước eke chạm sát đáy nặng m để xác định tọa độ ZA vị trí cao A đáy nặng m thước milimet T Khi độ cao đáy nặng m vị trí A bằng: h1 = ZA – ZB Tính ghi giá trị độ cao h1 vào bảng Bấm núm “RESET” mặt máy đo thời gian số để thị số chuyển số Bấm núm điều khiển Đ để đồng thời nhả núm phanh F bánh xe M đóng mạch điện máy đo thời gian số: hệ vật (bánh xe M + nặng m) bắt đầu chuyển động máy đo thời gian bắt đầu đếm Ngay sau đó, bấm tiếp núm điều khiển Đ để đóng mạch cảm biến quang điện QĐ Khi nặng m rơi xuống đến vị trí thấp B (trùng với vị trí cảm biến QĐ) máy đo thời gian ngừng đếm Khoảng thời gian chuyển động t hệ vật ta xét đoạn đường từ A đến B có độ dài h1 = ZA – ZB hiển thị cửa sổ “THỜI GIAN” Tiếp tục theo dõi chuyển động lên nặng m đến đạt tới vị trí C có độ cao cực đại bấm nút F điều khiển Đ để hãm bánh xe M Dùng thước eke để xác định tọa độ ZC vị trí C thước thẳng milimet T tương tự vị trí A nói Khi độ cao đáy nặng m vị trí C có giá trị bằng: h2 = ZC – ZB Ghi giá trị khoảng thời gian chuyển động t hệ vật giá trị độ cao h vào bảng Bấm núm “RESET” mặt đáy đo thời gian MC-963 để thị số chuyển số Bấm núm điều khiển Đ để hạ nặng m xuống vị trí B thấp Thực lặp lại lần động tác (3) (4) Lưu ý: vị trí cao A xác định lần, lặp lại thí nghiệm ta cần đưa vật vị trí A cũ Đọc ghi vào bảng giá trị khoảng thời gian chuyển động t hệ vật giá trị độ cao tương ứng h1, h2 lần đo Đọc ghi số liệu sau vào bảng 1: - Đo đường kính d trục bánh xe M thước kẹp Thực động tác lần Đọc ghi giá trị d lần đo vào bảng Xác định khối lượng m nặng sai số Xác định độ xác thước thẳng milimet T Xác định độ xác thước kẹp Xác định độ xác máy đo thời gian số III CƠNG THỨC TÍNH VÀ CƠNG THỨC KHAI TRIỂN SAI SỐ Cơng thức tính: - Cơng thức sai số: * Sai số tương đối lực ma sát:= * Sai số tuyệt đối lực ma sát: * Sai số tương đối momen quán tính trụ đặc I: = + * Sai số tuyệt đối momen quán tính trụ đặc I: IV.BẢNG SỐ LIỆU -Khối lượng nặng : m = 239.4 0.1 (g) -Độ xác thước kẹp: 0.02( mm ) -Độ xác máy đo thời gian số: 0.001(s) -Độ xác thước milimet T: 1(mm) -Độ cao vị trí A: 657 (mm) Lần đo TB d (mm) 8.02 8.04 8.04 8.04 8.02 8.032 d (mm) 0.012 0.008 0.008 0.008 0.012 0.010 t (s) 7.325 7.331 7.327 7.324 7.330 7.3274 t (s) 0.0024 0.0036 0.0004 0.0034 0.0026 0.0025 SAI SỐ CỦA CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO TRỰC TIẾP d = d)dc + = 0.02*10-3 + 0.01 *10-3=0.03*10-3(m) = 0.001 + 0.0025 = 0.0035 (s) = 1*10-3+2.5*10-3= 3.5 *10-3 (m) = 0.1*10-3 (kg) = 1*10-3 (kg) V.TÍNH TỐN KẾT QUẢ Xác định lực ma sát ổ trục momen quán tính trụ đặc I 1.Tính giá trị = (N) = 0.0012 (kg.m2) 2.Tính sai số Sai số tương đối lực ma sát: == = = 0.0231 Sai số tuyệt đối lực ma sát: = 0.0231 x 0.4894 =0.0114 Sai số tương đối momen quán tính trụ đặc I: = + =+ = 0.0168 Sai số tuyệt đối momen quán tính trụ đặc I: h2(mm) 429 427 433 434 429 430.4 h2(mm) 1.4 3.4 2.6 3.6 1.4 2.5 =0.0168 x 0.1521 =0.0026 VI.VIẾT KẾT QUẢ PHÉP ĐO = 0.489 0.0114 =0.0012 0.0026 ... cũ Đọc ghi vào bảng giá trị khoảng thời gian chuyển động t hệ vật giá trị độ cao tương ứng h1, h2 lần đo Đọc ghi số liệu sau vào bảng 1: - Đo đường kính d trục bánh xe M thước kẹp Thực động tác... LƯỢNG ĐO TRỰC TIẾP d = d)dc + = 0.02*10 -3 + 0.01 *10 -3= 0. 03* 10 -3( m) = 0.001 + 0.0025 = 0.0 035 (s) = 1*10 -3+ 2.5*10 -3= 3. 5 *10 -3 (m) = 0.1*10 -3 (kg) = 1*10 -3 (kg) V.TÍNH TỐN KẾT QUẢ Xác định lực ma... để đóng mạch cảm biến quang điện QĐ Khi nặng m rơi xuống đến vị trí thấp B (trùng với vị trí cảm biến QĐ) máy đo thời gian ngừng đếm Khoảng thời gian chuyển động t hệ vật ta xét đoạn đường từ