47. Országos Fizikatanári Ankét április 3-7.

Az előadások a következő témára: "47. Országos Fizikatanári Ankét április 3-7."— Előadás másolata:

1 47. Országos Fizikatanári Ankét 2004. április 3-7.
Dr. Farkas Zsuzsa – Dr. Molnár Miklós SZTE JGYTFK Fizika Tanszék SZTE TTK Kísérleti Fizikai Tanszék

2 Tehetetlenségi nyomaték
meghatározása OKTV versenyfeladatokban Fizika I. kategória Harmadik, kísérleti forduló Szegedi Tudományegyetem Szeged

3 A feladatok… Tárcsa tehetetlenségi nyomatékának meghatározása (1991) ((fizikai inga)) Csuklós inga tehetetlenségi nyomatékának meghatározása (2003) ((fizikai inga)) Korong és gyűrű tehetetlenségi nyomatékának meghatározása (2002) ((torziós inga))

4 Tárcsa tehetetlenségi nyomatékának meghatározása lengésidő mérésével

5 Összefüggések:

6 A mérés menete: A Θ becslése (Θbecsült ) A kistömegek tömegének mérése
Fizikai inga készítése a kistömegek felcsavarásával Periódusidő mérése l változtatásával Θ meghatározása (Θszámolt) Θbecsült és Θszámolt összehasonlítása

7 Mérési eredmények:

8 Csuklós inga (kettős inga) tehetetlenségi nyomatékának meghatározása lengésidő mérésével

9 Összefüggések:

10 A kettős inga rendszerben változtatható az inga rúdjainak (karjainak) nyílásszöge (φ).
Ezzel elérhető az, hogy miközben a csuklós inga forgástengelyére (O) vonatkozó tehetetlenségi nyomatéka (Θ) nem változik, változik a csuklós ingarendszer súlypontjának (S) távolsága (s) a forgástengelytől. Ily módon változik a gravitációs erő forgás-tengelyre vonatkozó forgatónyomatéka és ezzel a periódusidő (T) az ismert egyenlet alapján.

11 A mérés menete: so számolása Nyílásszög beállítása, mérése
Periódusidő mérése Θ számolása összetartozó érték-párokból Vagy 4. Θ számolása aT2-1/cosφ grafikon meredekségéből

12 Mérési eredmények: φ 20˚ 40˚ 60˚ 80˚ 100˚ 120˚ 140˚ 1/cos(φ/2) 1,015
1,064 1,155 1,305 1,556 2,000 2,923 30 T1(s) 28,10 28,60 29,81 31,91 34,43 39,24 47,93 30 T2(s) 28,08 28,63 29,84 31,94 34,58 39,23 47,79 30 T3(s) 28,51 29,92 31,80 34,53 39,32 30 Tátlag(s) 28,09 28,58 29,86 31,88 34,51 39,26 47,83 Tátlag(s) 0,936 0,953 0,995 1,063 1,150 1,309 1,594 T2(s2) 0,8765 0,9075 0,9905 1,1295 1,3235 1,713 2,543

13 Θgraf =7,65∙10-3 kgm2 Θ becsült = 7,63 ∙10-3kgm2 δrel = 0,26 %

14 Korong és gyűrű tehetetlenségi nyomatékának meghatározása lengésidő mérésével
Munkatétel:

15 Összefüggés az ív, a sugár és a középponti szög között:
φ α

16 Behelyettesítések után:

17 A mérés menete: θkorong és θgyűrű számolása a geometriai adatokból
A korong és gyűrű felfüggesztése- torziós inga készítése Periódusidő mérése θkorong és θgyűrű számolása Θbecsült és Θszámolt összehasonlítása

18 KORONG (I.) m (10-3 kg) R (10-2 m) l T (s) számolt  (10-3kgm2) 30 T (s) Mért mért átlag mért   447,1 15,9/2 44,8 0,949 1,41 29,46 0,9747 1,49 5,7  29,11 29,21 29,27 29,15 KORONG (II.) m (10-3 kg) R (10-2 m) l T (s) számolt  (10-3kgm2) 30 T (s) mért mért átlag   447,1 15,9/2 37,2 0,865 1,41 26,55 0,8841 1,47 4,3  26,45 26,43 26,64

19 GYŰRŰ (I.) m (10-3 kg) R1, R2 (10-2 m) l T (s) számolt  (10-3kgm2)
mért mért átlag   190,5 15,9/2 15,0/2 43,8 1,328 1,137 39,52 1,3175 1,120 1,5  39,61 39,58 39,39 GYŰRŰ (II.) m (10-3 kg) R1, R2 (10-2 m) l T (s) számolt  (10-3kgm2) 30 T (s) mért mért átlag (10-3 kgm2)   190,5 15,9/2 15,0/2 36,1 1,205 1,137 35,99 1,1975 1,123 1,2  35,95 35,80 35,90

20 Köszönöm a figyelmüket!