ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣ. ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ  τ………………………………………………   …./…./200.

 

ΤΑΞΗ  Γ΄     Ομάδα …     Ονοματ/μο μαθητ..      …………………………………………………

 

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΡΟΠΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ ΚΥΛΙΝΔΡΟΥ

 

Θεωρητικές γνώσεις: Έχουμε μελετήσει καλά όσα αναφέρονται στον εργαστηριακό οδηγό σελ. 29-31

 

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ :  Ένας κύλινδρος κυλίεται (χωρίς ολίσθηση) σε κεκλιμένο επίπεδο (αφετηρία Α, έξοδος Β στο σχήμα) Μετράμε χρόνους κίνησης, αποστάσεις και υψομετρικές διαφορές του επιπέδου. Από την επεξεργασία αυτών των δεδομένων κατασκευάζουμε διάγραμμα επιτάχυνσης α – υψομετρικής διαφοράς h, από το οποίο βρίσκουμε την ροπή αδράνειας D.

 

Όργανα - Υλικά

  1. Θρανίο ή πάγκος , επίπεδο και καθαρό (για κεκλιμένο επίπεδο)
  2. Κυλινδρική μάζα.
  3. Ηλεκτρονικό χρονόμετρο χεριού η κινητό .
  4. Σφιγκτήρας τύπουG – τεμάχιο ξύλου  ~ 10 Χ 15 cm ( μελαμίνη ή κάτι άλλο)
  5. Υποστηρίγματα κεκλιμένου επιπέδου (τεμάχια ξύλου ή βιβλία)
  6. Μετροταινία – Αλφάδι
  7. Ορθογώνιο τρίγωνο (πλαστικό με κλίμακες σε cm) - Κομπιουτεράκι

 

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Α. Προετοιμασία πειραματικής διάταξης

 

1.     Με το αλφάδι ελέγχουμε την , κατά μήκος, οριζοντίωση του θρανίου, ή του εργαστηριακού πάγκου και με μικρά υποστηρίγματα στα πόδια το οριζοντιώνουμε.

2.       Μετράμε από το ένα άκρο απόσταση L cm. Στη θέση αυτή φέρουμε ένα ευθύγραμμο τμήμα, κάθετο στην  διαμήκη διάσταση του επιπέδου. Στη θέση αυτή (Α) τοποθετούμε ένα τεμάχιο ξύλου και το σταθεροποιούμε με τον σφιγκτήρα, για να αποτελεί σταθερή αφετηρία της κίνησης του κυλίνδρου. r cm πιο κάτω  φέρουμε μια δεύτερη γραμμή, παράλληλη με την πρώτη, όπου θα μετράμε την υψομετρική διαφορά της αφετηρίας από το οριζόντιο επίπεδο.

 

Β.  Εκτέλεση του πειράματος

1.       Σημειώνουμε τα στοιχεία του συμπαγούς κυλίνδρου    m = ………..  r = ……….

2.       Σημειώνουμε το μήκος της διαδρομής                                   L = …

3.       Mετράμε το ύψος του κεκλιμένου επιπέδου στο σημείο εξόδου Β και το 

         σημειώνουμε :  α = ……   Το ύψος αυτό παραμένει, πρακτικά, αμετάβλητο για τις διάφορες , μικρές, κλίσεις .

          Το ύψος αυτό θα αφαιρείται κάθε φορά από το ύψος της αφετηρίας κίνησης, για να βρεθεί η υψομετρική διαφορά στη διαδρομή

4.       Τοποθετούμε κάτω από την  αριστερή πλευρά του κεκλιμένου επιπέδου ορισμένα στη-ρίγματα, ώστε η υψομετρική διαφορά, μετρούμενη να είναι 3 cm.

5.       Με το δεξιό χέρι κρατάμε το χρονόμετρο και με το αριστερό σταθεροποιούμε τον κύλινδρο στην αφετηρία της κίνησης. Αφήνουμε τον κύλινδρο να κινηθεί και ταυτόχρονα ενεργοποιούμε στο χρονόμετρο τη μέτρηση του χρόνου. Όταν ο κύλινδρος φτάσει στην έξοδο τον «συλλαμβάνουμε» με το αριστερό χέρι  και σταματάμε το χρονόμετρο.   Επαναλαμβάνουμε  4 φορές και σημειώνουμε το χρόνο των 5 διαδρομών στον πίνακα :  (στήλη 1)

 

 

Μετρήσεις à

1

2

3

4

5

6

1

Υψομετρική διαφορά  h       m

 

 

 

 

 

 

2

Χρόνος 5 διαδρομών           s

 

 

 

 

 

 

3

Μέση τιμή  χρόνου     t         s

 

 

 

 

 

 

4

                                  t2        s2

 

 

 

 

 

 

5

Επιτάχυνση  α   ( α=2L/t2 )  m/s2

 

 

 

 

 

 

 

6.        Επαναλαμβάνουμε την ίδια διαδικασία για άλλα ύψη ( μέχρι 8~10 cm) και καταχωρούμε ύψη και χρόνους στη δεύτερη και τρίτη σειρά, αντίστοιχα , του πίνακα.

7.       Υπολογίζουμε τη μέση τιμή των χρόνων (διαίρεση δια 5) και το t2, (σειρές 3,4)

8.       Από τη σχέση  α = 2.L / t2 υπολογίζουμε την επιτάχυνση της κίνησης  (σειρά 5).

9.       Από τα δεδομένα του πίνακα κατασκευάζουμε το διάγραμμα  α – h

 

10.     Βρίσκουμε την κλίση  κ = Δα/Δh :            k = …….. s-2

 

11.     Από τη σχέση      υπολογίζουμε το   

                                              D2  = …….        r2  = …….. m2

 

12.     Από τη σχέση   I = m D2   υπολογίζουμε  τη ροπή αδράνειας  Ι :     I = …….. Kg.m2

 

13.      Γνωρίζοντας ότι για συμπαγή κύλινδρο η ροπή αδράνειας είναι  I = ½ mr2 , σχολιάστε 

         την ακρίβεια του αποτελέσματος.

14.     Γιατί κατασκευάζουμε διάγραμμα για τον προσδιορισμό του D, όταν θα μπορούσαμε να το βρούμε από τη σχέση     ;