170 likes | 395 Views
Roman Pavelka. Metody měření rychlosti. Petr Majling. Motivace. Experiment Vyzkoušet si vybavení laboratoře FJFI Porovnat různé metody měření rychlosti. Úvod. Podle výrobce je úsťová rychlost projektilu 170 m/s.
E N D
Roman Pavelka Metody měření rychlosti Petr Majling
Motivace • Experiment • Vyzkoušet si vybavení laboratoře FJFI • Porovnat různé metody měření rychlosti
Úvod • Podle výrobce je úsťová rychlost projektilu 170 m/s. • Diabolka je velmi malá, lehká a snadno se deformuje. Nelze využít zákona zachování energie. Používáme zákon zachování hybnosti. • Rychlost je proměnlivá
1. metoda: “Špalíky” • Princip: Střelíme do dřevěného hranolu na dřevěné desce. Hybnost diabolky je předána špalíku s diabolkou. S hybností získá kinetickou energii, která je spotřebována prací třecích sil. Z dráhy uražené špalíkem můžeme vypočítat původní rychlost. • Očekávání: Jednoduchá metoda s nejistou přesností
1. metoda: “Špalíky”, rovnice • v, m ... rychlost a hmotnost diabolky • v1, M … rychlost a hmotnost špalíku • f … součinitel smykového tření špalík/podložka • Z. z. hybnosti m v = (m + M) v1 • Kinetická energie Ek = ½ (m + M) v1² • Práce třecích sil W = f g (m + M) s • Výsledek v(s) = (2 f g s) (m + M) / m
1. metoda: “Špalíky”, závěr • Výsledky: • v = (170 ±10) m/s • f = 0.17 ± 0.04 • Zhodnocení: • Jednoduché, nenáročné, poměrně přesné
2. metoda: “Kotouče” • Princip: Prostřelíme rotující kotouče a rychlost určíme z rozdílu úhlů. • Očekávání: Sofistikovaná a náročná metoda s vysokou přesností.
2. metoda: “Kotouče”, provedení • Sestavení • Určení frekvence motoru • Vlastní měření
2. metoda: “Kotouče”, závěr • Výsledky: • hodnoty rychlosti ve velkém rozmezí • přímková závislost otáček motoru na napětí • Chyby: • malý poloměr kotouče • rezonance • improvizovaný stativ • Zhodnocení: • Selhali jsme v provedení.
3. metoda: Balistické kyvadlo • Princip: Střelíme do dřevěného hranolu na závěsu. Hybnost diabolky je předána hranolu s diabolkou. S hybností získá kinetickou energii, která se přemění na potenciální. Z výšky můžeme vypočítat původní rychlost. • Očekávání: Jednoduchá metoda, běžně používaná, relativně přesná
3. metoda: Balistické kyvadlo, rovnice • v, m ... rychlost a hmotnost diabolky • v1, M … rychlost a hmotnost hranolu • Z. z. hybnosti m v = (m + M) v1 • Z.z. energie (m + M) g h = ½ (m + M) v1² • Výsledek v(h) = (2 g h) (m + M) / m
3. metoda: Balistické kyvadlo, závěr • Výsledky: • v = (200 ± 10) m/s • Zhodnocení: • Metodu jsme nezvládli úplně, problém s určením výšky, přesnost je diskutabilní, náročnější než se zdá • Chyby • Nedokonalé určování výchylky
Závěr • Vyzkoušeli jsme si práci v laboratoři. • Z metod vychází nejlépe “špalíky”. • Poučili jsme se z chyb. • Získali jsme nové poznatky o měření otáček motoru a součinitele smykového tření.
Poděkování • Petr Vácha, Ladislav Chytka, Pavel Linhart • Pracovníci v dílně SÚZ • Ing. Svoboda a jeho spolupracovníci v laboratořích
Reference • Informace výrobce (Česká Zbrojovka) http://www.czub.cz/index.php?p=32&idp=4&ids=12&idz=51&lang=cz • Článek na FyzWebu o špalíkové metodě http://fyzweb.cuni.cz/dilna/krouzky/strela/strela.htm