X
تبلیغات
محسن خواجه کفرانی و جمعی از دوستان

محسن خواجه کفرانی و جمعی از دوستان
مهندسی کشاورزی منابع طبیعی محیط زیست 
قالب وبلاگ

                                                                                  آزمایش(1) * بررسی قانون هوک*                                                                                                  

تئوری : هوک و به هم بستن فنرها(رابطه بین فنر های موازی وسری)

هدف : تحقیق قانون هوک

اگر فنری با نیرویی مانند F کشیده شود و تغییر طولی برابرy در آن ایجاد شودفنر نیز متقابلا به عامل تغییر طولش نیرویی مانندF وارد می کند.جهت نیرویF که از فنر به عامل تغییر طول وارد می شود همواره مخالف جابه جایی انتهایی فنر نسبت به مبدا است.

نیرویی که فنر وارد می کندیک نیروی باز گرداننده است بدین معنی که جهت آن همواره به سمت مبدا است.

فنرها از معادله ای که به قانون هوک معروف است پیروی می کنند.

ظریب ثابت فنر K) ):نیروی لازم برای تغییر طولی برابرواحد است.واحد آن نیوتن بر متر است.(فنرهای صفت تر، Kبزرگتری دارند.)

F=KX

F=mg : نیرویی است که فنر بر عامل تغییر دهنده طول وارد می کند.

 X: میزان کشیدگی فنر بر حسب متر

وسایل مورد نیاز:

1.دو عدد فنربا ضریب سختی متفاوت -2.جعبه ی وزنه - 3.پایه ستاره ای ویک خط کش

شرح آزمایش:

ابتدا پایه را نسب کرده وسپس و یکی از فنر ها را به آن متصل می کنیم و به ترتیب وزنه های250-300-350-400-450-500گرمی را به ان وصل می کنیم و هر بار که یک کدام از وزنه ها را وصل کردیم طول آن را اندازه گیری کرده و در جدول شماره 1 ثبت می کنیم.

سپس فنر شماره ی 2را وصل می کنیم وتمام این اعمال را برای آن فنر نیز انجام میدهیم.ودر جدول شماره ی 2 یادداشت می کنیم.

K=mg/x  

X (m)

m (kg)    

27.2

09/.

25/.

26.7

11/.

3/.

28.5

12/.

35/.

28

14/.

4/.

27.5

16/.

45/.

28.8

17/.

5/.

جدول شماره ی 1

27.7k=

 

K=mg/x  

X (m)

m (kg)    

13.6

18/.

25/.

14

21/.

3/.

14.3

24/.

35/.

14

28/.

4/.

14.7

30/.

45/.

14

35/.

5/.

جدول شماره ی 2

14.1k=

 

پس از اندازه گیری برطبق قانون هوک ظریب ثابت فنر K) ) را حساب می کنیم ودر جداول 1و2 ثبت می نماییم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*به هم بستن فنرها:

وقتی دو یا چند فنر را به هم متصل نماییم این فنرها ثابت جدیدی خواهند داشت که می توان مقدارش را بر حسب ثابت فنر های اولیه به دست آورد.

به هم بستن فنر ها به دو صورت انجام می گیرد:

(الف) به هم بستن فنر ها به صورت سری:

فنر ها را به صورت متوالی به هم متصل کرده وو وزنه های100-150-200-250-300-350گرمی را به انتهای فنر ها متصل کرده و هر بار میزان طول فنر را اندازه گیری می نماییم.و مانند جدول قبل جدول شماره ی 3 را نیز  تکمیل می نماییم.

K=mg/x  

X (m)

m (kg)    

5.44

18/.

1/.

7

21/.

15/.

7.53

26/.

2/.

8.16

3/.

25/.

7.94

37/.

3/.

8.57

4/.

35/.

جدول شماره ی3

7.44k=

 

اکنون با گذاشتن ثابت متوسط های بدست آمده در  فرمول زیر بدست می آوریم

                                               

(ب)به هم بستن فنر ها به صورت موازی:

اکنون دو فنر را به صورت موازی در کنار هم می بندیم و وزنه های                    300-400-450-500-550- 600گرمی را یکی یکی  به مجموع آنهاآویزان می کنیم و هر بارطول آنها را اندازه گیری کرده و در جدول شماره 4 یاداشت می نماییم.

K=mg/x  

X (m)

m (kg)    

36.7

08/.

3/.

39.2

10/.

4/.

35.6

11/.

45/.

40.8

12/.

5/.

41.4

13/.

55/.

42

14/.

6/.

جدول شماره ی4

39.3k=

 

F(gf)

                                                                                                                14.1+27.7 39.3                                                                                             

Y (cm) 

 

 

 


                     نمودار تغیر نیرو بر حسب طول فنر(فنر 1)   

 

جلسه دوم

*اصطکاک*

موضوع آزمایش : مطالعه اصطکاک روی سطوح افقی

هدف : تعیین نیرو وضریب اصطکاک سطوح مختلف

تئوری :

برای حرکت اجسام روی سطوح معمولی به نیرویی نیاز است و در صورتی که این نیرو کافی نباشد جسم حرکت نمی کند.در این حالت نیرویی که از طرف سطح به جسم وارد می شود نیرویی است که در مقابل حرکت جسم مقاومت میکند.این نیروی مقاوم را نیروی اصطکاک می گویند.

نیروی اصطکاک نیرویی است که در امتداد سطح ودر خلاف جهت حرکت به جسم وارد می شود و با نیروی عمود بر سطح از نظر اندازه متناسب است.نیروی اصطکاک به نیروی عمودی،جنس سطح وجسم بستگی دارد.

رابطه نیوی اصطکاک به صورت ( N=f )در نظر گرفته می شود.

وسایل آزمایش:

1.دستگاه سطح شیب دار 2.مکعب مستطیل چوبی 3.ورق های آهنی،شیشه ای،پلاستیکی و چوبی 4.جعبه وزنه 5.ترازو 6.نخ ابریشمی 7.دستگاه تراز

شرح آزمایش:

s           

جرم آویزان

قطعه چوب

2/.

     25

 M   

2/.

    45

M+50 

2/.

    50

M+100

دستگاه سطح شیب دار را روی میز آزمایشگاه قرار داده وسطح آن را با دستگاه تراز وشاغول متصل به آن تنظیم کرده به صورتی که سطح کاملا صاف باشد نخ ابریشمی را به مقدار نیاز بریده و یک طرف آن را به مکعب چوب وطرف دیگر را از میز آزمایشگاه اویزان کرده مکعب را روی سطح چوبی قرار داده وبه آن وزنه اضافه می کنیم تا زمانی که مکعب شروع به حرکت نماید.میزان وزنه ها را اندازه گرفته وثبت میکنیم.سپس روی مکعب وزنه را قرار می دهیم وآزمایش را تکرار می کنیم و نتایج را در جدول زیر ثبت وپس از آن وزنه را بیشتر کرده ودوباره تکرار می نمایم وجدول را کامل می کنیم.

با توجه به نتایج به دست آمده نتیجه می شود که ضریب اصطکاک به وزن بستگی ندارد.(نتایج بدست آمده همراه با خطا بوده است.)

 

s       

جرم آویزان

جنس سطح

2/.

   25 

چوبی

47/.

   40

فلزی

35/.

   30

پلاستیکی

17/.

   15

شیشه ای

اکنون ورقه های آهنی الومینیومی وپلاستیکی را جایگزین سطح کرده و مانند قبل آزمایش را تکرار می کنیم ونتایج را در جدول ثبت می نماییم.که به صورت زیر می باشد:

 

 

باتوجه به نتایج بدست آمده نتیجه می گیریم که ظریب اصطکاک به سطح بستگی دارد.چون ظریب اصطکاک تغیر میکند.

 

 

اکنون مکعب را به صورت مختلف روی سطح مشخصی قرار داده ونتایج را ثبت می کنیم. که به صورت زیر می باشد:

s           

جرم آویزان

قطعه چوب

2/.

25

سطح کوچک

2/.

25

سطح متوسط

2/.

25

سطح بزرگ

 

با توجه به نتایج جدول نتیجه می گیریم که ضریب اصطکاک به اندازه ی سطح بستگی ندارد.

 

 

برایند نیرو:

هدف آزمایش:بررسی تاثیر جرمmدر اندازه گیری نیروی برایند

وسایل آزمایش: پایه ی ستاره ایهمراه با صفحه ی مدرج، قلاب ونخ ابریشمی، جعبه ی وزنه ،قر قره

                 g        

F3

M3

F2

M2

F1

1m

 

145

1/.

100

30

 

 

5/.

 

 

50

 

 

 

5/.

 

 

50

 

140

09/.

90

45

 

130

08/.

80

60

 

120

07/.

70

90

 

90

05/.

50

120

 

165

16/.

160

30

 

 

1/.

 

 

100

 

 

5/.

 

 

50

 

155

15/.

150

45

 

145

14/.

140

60

 

135

13/.

130

90

 

120

09/.

90

120

شرح آزمایش: ابتدا نخ ابریشمی را به مقدارنیاز بریده وبه قلاب ها وصل کرده به صورتی که سه نخ وسه قلاب باشدابتدا به دو تانخ ها وزنه ی 50 گرمی متصل می کنیم و زاویه ی آنها را با توجه به جدول قرار می دهیم  و روی قرقره قرار می دهیم و میکشیم تا درست حلقه ی وسط روی وسط صفحه قرار گیرد اکنون زاویه ی بدست آمده را ثبت کرده وبه قرقره متصل کرده و وزنه به آن وصل می کنیم تا دوباره حلقه ی وسط در جای خود قرار گیرد.اکنون مقدار وزنه ها را نیز در جدول ثبت می کنیم.و زوایای دیگر را نیز به همین صورت انجام داده و در جدول ثبت می کنیم که به صورت زیر میباشد.

 

نیروی gرا از فرمول زیر بدست می آوریم.

 

 

 

g

 

    البته نیروی وزن بدست آمده با مقداری خطا همراه است.

 

                                                                                                    جلسه سوم

                                                                                               *سطح شیبدار*

موضوع آزمایش:سطح شیبدار

هدف آزمایش: بررسی نیرو وضریب اصطکاک جرم وجنس وسطح تماس

یک جسم روی سطح شیبدار ممکن است ساکن بماند یا اینکه اگر شیب آن را بیشتر کنیم این جسم شروع به حرکت می نماید.

اگر جسم ساکن باشد نیروی وارد بر آن عبارت است ازنیروی وزنجسم، نیروی عمود بر سطح،نیروی اصطکاک ایستایی.چون جسم ساکن است جمع نیروهای وارده صفر است.

                                                                                                                                     

                                                                                                                                    

 

 

وسایل آزمایش:

 سطح شیبدار با قابلیت تغیر سطح که شاغولی بر ان نصب شده باشد.2.مکعب مستطیل چوبی3.ورق های چوبی شیشه ای فلزی پلاستیکی4.جعبه وزنه

شرح آزمایش:

 

26/.

15

      قطعه چوب

26/.

15

قطعه چوب و1وزنه

26/.

15

قطعه چوب و2وزنه

26/.

15

قطعه چوب و3وزنه

ابتدا مکعب مسطیل چوبی را روی سطح گذاشته وبا تغیر سطح شیب زاویه را در آستانه حرکت مکعب اندازه گرفته وثبت میکنیم سپس از اول اما اینبار وزنه ای را روی مکعب گذاشته ودوباره تغیر سطح داده و زاویه را اندازه گیری میکنیم وپس از آن وزنه را اضافه می کنتیم وزاویه را ثبت میکنیم در جدول زیر:

با توجه به نتایج جدول نتیجه گرفته می شود که  به جرم بستگی ندارد ونیروی اصطکاک افزایش یافته ولی ضریب اصطکاک تغیری نمی کند.

 

 

 

 

 

جنس مکعب

جنس سطح

26/.

15

چوب

چوب

17/.

10

چوب

شیشه

36/.

20

چوب

پلاستیک

46/.

25

چوب

فلز

 اکنون جنس سطح شیبدار را تغییر میدهیم ودوباره مانند قبل آزمایش را تکرار کرده و نتایج را در جدول زیر ثبت می کنیم.

 

 

باتوجه به نتایج جدول ضریب اصطکاک به جنس سطح بستگی دارد.

 

 

سطح تماس

26/.

15

سطح کم

26/.

15

سطح زیاد

 دوباره ازمایش را تکرار میکنیم البته این بارسطح تماس مکعب راتغییر می دهیم و نتیجه را در جدول زیر ثبت می کنیم.

 

باتوجه به نتایج به دست آمده نتیجه می شود که ضریب اصطکاک به سطح تماس نیز بستگی ندارد.

 

آونگ ساده:

موضوع آزمایش: بررسی وابستگی دوره تناوب به طول و جرم آونگ

هدف : تعیین شتاب گرانش زمین با استفاده از آونگ ساده

آونگ ساده به دستگاهی شامل جرم نقطه ای اتلاق می شود که به نخ بی جرمی متصل شده و در صفحه ی قائم حرکت رفت و بر گشتی انجام می دهد. در عمل گلوله ای کوچک که به رشته نخی سبک متصل شده باشد آونگ ساده تلقی می شود.

وسایل آزمایش: چند گلوله قلاب دار مختلف(اهنی ، برنجی ،آلومینیومی و پلاستیکی) 2.نخ 3. زمان سنج 4.متر 5.پایه

شرح آزمایش:

 ابتدا نخی  را به طول 1متر بریده و به گلوله متصل کرده و به پایه آویزان می کنیم سپس گلوله را کشیده به طرف خود به طوری که انحراف گلوله 10 سانتی متر باشد وان را رها کرده و همزمان با رها کردن زمانسنج را گرفته و پس از گذشت 20 بار رفت وبرگشت زمانسنج را متوقف              می کنیم و در جدول ثبت می نماییم وپس از ان طول نخ را کوتاه تر کرده وآزمایش را تکرار میکنیم(یکبار به طول90CMو یک بار به طول80)

 

g

T

t

طول

 

1.75

34.7

80

 

1.85

37

90

 

1.95

39

100

  که  نشان می دهد دوره تناوب به طول بستگی دارد.

 

 

 

 

اکنون دوباره آزمایش را انجام می دهیم ولی این بار جنس گلوله را عوض کرده ونتیجه را در جدول زیر گزارش می دهیم:

g

T

t

جنس آونگ

 

1.9

39.1

چوبی

 

1.9

38.9

پلاستیکی

 

1.9

39

برنجی

 

1.9

38.8

آلومینیومی

 

 

که طبق نتایج به دست آمده ی جدول نتیجه می گیریم که جنس آونگ دوره ی تناوب را تغییری نمی دهد.

 

 

  خطا گیری:

 

           گرمای داده شده=گرمای گرفته شده

  آب سردوگرماسنج گرماگرفته=آب گرم گرماداده

                                                                                              جلسه چهارم                                                                                                  

موضوع آزمایش: اندازه گیری ارزش آبی گرماسنج

تئوری:                                                                                                                        

ارزش آبی گرماسنج مقدار گرمایی است که گرماسنج و متعلقات آن                                                M2C(θf- θ2)=M1C+A(θf-θ1)

 می گیرند تا دمای 1 درجه سانتی گراد افزایش یابد.که باید دمای سرد و گرم آب                                 

و دمای متعادل را در دست داشته باشیم تا بتوانیم آن را اندازه بگیریم که

 M2  = وزن اب گرما داده     

M1=وزن آب معمولی                 C=ظرفیت ویژه آب             

  

از فرمول مقابل می توان استفاده کرد ونتایج بدست آمده را مورد مقایسه قرار داد.

وسایل آزمایش:

کالری متر، گرماسنج ، استوانه مدرج ، دماسنج ، شعله ،بشر

 

شرح آزمایش:

1

ابتدا استوانه مدرج را از آب معمولی شیر پر می کنیم سپس آن را درون کالری متر می ریزیم و دمای آن را اندازه می گیریم وثبت می کنیم سپس ابی را که روی شعله قرار دارد را با دماسنج دوباره اندازه میگیریم و سپس مقدار 100گرم آن را درون استوانه مدرج قرار می دهیم و سریعا آن را به کالری متر انتقال می دهیم و با دسته ای که روی آن تعبیه شده است آن را هم میزنیم وسپس با دماسنج دمای آن را اندازه گیری میکنیم وثبت میکنیم ودر فرمول بالا قرار می دهیم و این کار را برای 3 بار تکرار میکنیم که نتایج حاصل به صورت زیر می باشد:

M1=100             M2=100                C=1                 θ1=22                     θ2=56              θf = 36                          

2

 


M1=100             M2=100                C=1                 θ1=20                     θ2=68              θf = 42                          

3

 


M1=100             M2=100                C=1                 θ1=21                     θ2=72              θf = 43                          

اکنون در نظر داریم ظرفیت گرمایی ویژه یک فلز را اندازه بگیریم که با در دست داشتن ابزار قبل و ثبت نتایج در فرمول زیر حسا ب کرد:

آزمایش به این صورت است که فلزی را درون آب انداخته و دمای آن را با شعله افزایش می دهیم سپس آن را درون کالری متر می اندازیم که از قبل 100گرم آب معمولی که دمای آن را اندازه گرفته ایم می اندازیم ودمای متعادل را ثبت ودر فرمول گذاشته و این آزمیش را نیز برای 3 بار تکرار می کنیم ونتایج را ثبت ومقایسه می کنیم:

                         دمای تعادلF=θ                 دمای فلز2=θ     دمای آب=             حجم فلز A=    جرم فلزM2=        جرم ابM1=

                                                                                                                     

                         20F=θ                 872=θ       18 =1θ                31A=       50 گرمM2=           100M1=

                                                                       

                         20F=θ                 892=θ     18=                   31  A=                    50  M2=        100M1=

                                                                                  133/=

                                   22F=θ                 892=θ                       20     31 A=                   50M2=        100M1=

                                                        

                                                                                                   جلسه پنجم

موضوع آزمایش : سقوط آزاد                                                                                                                                   

تئوری:                                                                                                                                                                  

یکی از مهمترین حرکات مستقیم الخط با شتاب ثابت حرکت                                                                 

جسمی است که فقط تحت تاثیر نیروی ثقل زمین قرار میگیرد.

که این شتاب هم به عرض جغرافیایی محل وهم به ارتفاع بستگی دارد ولی در نزدیکی سطح زمین ثابت ومقدار آن m/s28/9 می باشد.

سقوط آزاد در خلاء به جنس وجرم اجسام بستگی ندارد و حرکتی است در راستای قائم و با شتاب ثابتgصورت می گیرد0

وسایل آزمایش:

 دو عدد گلوله ی فلزی با جرم متفاوت،متر،دستگاه ثبت سقوط آزاد و پایه

شرح آزمایش:

ابتداچشم الکترونی دستگاه سقوط آزادراروی پایه نسب کرده وسطل مخصوص که سنسورضربه ای درته آن قرار داردرازیرآن قرار می دهیم.

سپس با متر چشم را در 40/1متری سطح سنسور تنظیم می کنیم و ابتدا گلوله کوچک را رها میکنیم وزمان را که در دستگاه نمایش می دهد درجدول زیر ثبت می کنیم و این کار را برای سه بار متوالی انجام داده ونتایج را ثبت کرده و در پایان از ان زمان ها میانگین میگیریم.

سپس گلوله ی بزرگ را قرار داده و اینبار هم برای سه بار تکرار میکنیم ونتایج را ثبت میکنیم

اکنون فاصله ی چشم را باسنسور کمتر میکنیم و در فاصله ی20/1 متری قرار می دهیم.وبرای هر دوگلوله نار های قبل را تکرار میکنیم.

سپس فاصله را در 10/1متری قرار داده وتکرار کرده ونتایج را در جدول زیرثبت میکنیم.

g =2h/

T

T3

s

T2

s

   T1

s

 h

(cm)

 

 

464/0

484/0

488/0

140

 

 

451/0

424/0

439/0

120

 

 

419/0

424/0

434/0

110

                                            

g =2h/

T

T3

s

T2

s

   T1

s

 h

(cm)

 

 

462/0

482/0

482/0

140

 

 

432/0

418/0

418/0

120

 

 

413/0

417/0

414/0

110

 

 

[ چهارشنبه 17 اسفند1390 ] [ 13:35 ] [ جمعی از دوستان ]
.: Weblog Themes By MihanSkin :.

درباره وبلاگ

این وبلاگ کار چندی از دوستان قدیمی همراه با مدیریت محسن خواجه می باشد که درد دلاشونا بامطالب زیبا و خواندنی را در این وبلاگ به ثبت می رسونند
امکانات وب