Báo cáo thí nghiệm vật lý đại cương

Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 1 1. KHẢO SÁT HỆ VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN - QUAY, XÁC ĐỊNH MÔ-MEN QUÁN TÍNH CỦA BÁNH XE VÀ LỰC MA SÁT Ổ TRỤC. 1.1. Nguyên lý và ý nghĩa vật lý của thí nghiệm. • Ý nghĩa vật lý: Với bộ thiết bị gồm quả nặng chuyển động tịnh tiến liên kết với một bánh xe quay quanh một trục cố định, ta tiến hành khảo sát chuyển động của hệ vật và xác định lực ma sát f ms ở ổ trục quay, mô-men quán tính I của bánh xe trên cơ sở áp dụng định luật bảo toàn cơ năng. • Nguyên lý đo: Xét một hệ vật gồm một bánh xe khối lượng M có trục quay O 1 O 2 nằm ngang và một quả nặng khối lượng m liên kết với bánh xe bằng một sợi dây không dãn quấn xít nhau thành một lớp trên trục quay của bánh xe. Ban đầu, bánh xe M không quay và quả nặng m đứng yên tại vị trí A có độ cao h 1 so với vị trí thấp nhất B của nó, nên thế năng dự trữ của hệ vật là mgh 1 . Khi ta thả cho hệ vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực  P = mge z thì quả nặng m sẽ chuyển động tịnh tiến từ A đến B với gia tốca, đồng thời bánh xe M dưới tác dụng của mô men lực do tạo ra, sẽ quay quanh trục của nó với gia tốc góc  β . Trong quá tr ình chuyển động này, thế năng mgh 1 của hệ vật chuyển dần thành động năng tịnh tiến mv 2 2 của quả nặng m, động năng quay của bánh xe Iω 2 (với I là mô men quán tính của bánh xe đối với trục quay) và một phần bị tiêu hao để thắng công của lực ma sát A ms = f ms h trong hai ổ trục O 1 O 2 . Áp dụng định luật biến đổi và bảo toàn cơ năng đối với hệ vật chuyển động quay - tịnh tiến trên đoạn đường AB = h 1 , ta có: mgh 1 = mv 2 2 + Iω 2 2 + f ms h 1 (1.1) trong đó v là vận tốc dài của quả nặng m tại vị trí B và ω là vận tốc góc tương ứng của bánh xe M tại cùng vị trí đó. f ms là lực ma sát trong hai ổ trục O 1 O 2 . Khi tới vị trí thấp nhất B, bánh xe M tiếp tục quay theo quán tính, còn quả nặng m sau một quá trình tương tác với dây treo xảy ra trong một khoảng thời gian ∆t rất ngắn làm véc-tơ vận tốc của nó đổi chiều (tương tự như một quá trình va chạm đàn hồi), chuyển động lên cao. Kết quả là làm cho sợi dây lại tự cuốn vào trục quay và nâng quả nặng m lên đến vị trí C có độ cao h 2 , với (h 2 < h 1 ) . Tại vị trí C, thế năng của hệ vật bằng mgh 2 < mgh 1 . Như vậy, độ giảm thế năng của hệ vật trên đoạn đường ABC có độ dài tổng cộng (h 1 + h 2 ) có giá trị đúng bằng công cản của lực ma sát trong hai ổ trục O 1 O 2 , tức là: Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 2 mgh 1 −mgh 2 = f ms (1.2) suy ra: f ms = mg h 1 −h 2 h 1 + h 2 (1.3) Vì quả nặng m chuyển động thẳng nhanh dần đều trên đoạn đường AB = h 1 trong khoảng thời gian t nên vận tốc v của nó tại vị trí thấp nhất B có giá trị bằng: v = 2h 1 t (1.4) Vận tốc v này cũng là vận tốc dài của một điểm trên trục quay của bánh xe M tại thời điểm t , nó liên hệ với vận tốc góc ω và bán kính r của trục quay bởi hệ thức: v = ωr nên ta có: ω = 2h 1 tr = 4h 1 td (1.5) với d = 2r là đường kính của trục O 1 O 2 . Thay (1.3), (1.4), (1.5) vào (1.2), ta tìm được mômem quán tính I của bánh xe đối với trục quay của nó bằng: I = md 2 4  gt 2 h 2 h 1 (h 1 + h 2 ) −1  (1.6) Trong thí nghiệm này, nếu biết khối lượng m của quả nặng thì ta có thể xác định lực ma sát f ms của ổ trục quay và mômen quán tính I của bánh xe theo các công thức (1.3), (1.6) bằng cách đo đường kính d của trục quay, thời gian chuyển động t của hệ vật trên đoạn đường AB và độ dài của các đoạn đường đi h 1 ,h 2 của hệ vật. 1.2. Trả lời câu hỏi. 1.2.1. Mô tả thiết bị thí nghiệm và phương pháp xác định mô-men quán tính của bánh xe và lực ma sát của ổ trục. • Các dụng cụ thí nghiệm bao gồm: 1. Bộ thiết bị vật lý BKM-050. 2. Thước kẹp 0−150mm, chính xác 0,02mm. 3. Máy đo thời gian hiện số MC-964 (độ chia nhỏ nhất 0,001s và 0,01s). 4. Cổng quang điện hồng ngoại. Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 3 5. Dây tín hiệu có hai đầu phích 5 chân. Về bộ thí nghiệm thiết bị vật lý BKM-050: Thiết bị sử dụng để xác định lực ma sát của ổ trục và mômen quán tính I của bánh xe. Cấu tạo của nó bao gồm: • Giá đỡ G bằng thép ống inox, cao 1,20m gắn thẳng đứng trên tấm đế thép Đ có vít chỉnh thăng bằng. • Bánh xe khối lượng M có trục quay đặt tựa trong hai ổ trục O 1 O 2 . • Sợi dây dài l không dãn, có đầu trên buộc vào trục quay của bánh xe, đầu dưới buộc quả nặng, có thể quấn thành một lớp xít nhau trên trục quay này. • Thước thẳng milimét T. • Cổng quang QĐ có thể dịch chuyển dọc theo thước T. • Hộp điều khiển khởi động Đ (có 4 nút bấm F-3-2-1) và cổng quang điện QĐ cùng nối với máy đo thời gian hiện số MC-964, dùng tự động đo khoảng thời gian chuyển động của quả nặng m. Về đồng hồ đo thời gian hiện số MC-964: Mặt trước có các chi tiết sau: • Một núm Thang đo dùng chọn thang đo thời gian : 9,999s hoặc 99,99s. • Một núm MODE dùng chọn 1 trong 5 kiểu đo thời gian: A, B, A+B, A↔B và n. • Một ô cửa thời gian dùng hiển thị số đo thời gian gồm bốn số chỉ thị bằng LED (7 thanh) và một dấu chấm thập phân tự động dịch chuyển khi ta chọn thang đo. • Một nút nhấn RESET dùng đưa các số hiển thi trên ô cửa thời gian về 0.000. • Mặt sau có công-tắc ON-OFF dùng đóng ngắt điện cấp cho đồng hồ và ba ổ cắm năm chân A, B, C : ổ A được nối với cổng quang điện E, vừa cấp điện cho cổng E vừa nhận tín hiệu từ E gửi về. ổ B được nối với cổng quang điện F, và có chức năng như trên. Ổ C có nguồn một chiều 14V, dùng cấp dòng một chiều cho nam châm điện N. Nam châm điện N cũng có thể được cấp điện từ các ổ A hoặc B. Việc điều khiển đóng ngắt điện cho nam châm điện N và khởi động đồng hồ đo thời gian MC–964 được thực hiện nhờ hộp công-tắc kép Đ. Khi cắm phích điện của đồng hồ đo thời gian này vào ổ điện ~220V và bấm công-tắc ON-OFF của nó thì các LED chỉ thị số trên ô cửa thời gian sẽ phất sáng và đồng hồ sẵn sàng hoạt động. Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 4 Cổng quang điện gồm một điôt D1 phát ra tia hồng ngoại, và một điôt D2 nhận tia hồng ngoại từ D1 chiếu sang. Dòng điện cung cấp cho D1 được lấy từ đồng hồ đo thời gian hiện số MC-964. Khi đáy quả nặng m đi vào cổng quang điện QĐ và chắn chùm tia hồng ngoại chiếu từ D1 sang D2 thì D2 sẽ phát ra tín hiệu truyền theo dây dẫn tới đồng hồ đo thời gian hiện số MC-964 và điều khiển đồng hồ hoạt động. Cơ chế này cho phép đóng ngắt bộ đếm của đồng hồ đo thời gian MC-964 hầu như không có quán tính. • Phương pháp đo: Phương pháp đo các đại lượng yêu cầu có thể được khái quát trong các bước sau: 1. Lắp ráp và điều chỉnh thiết bị: cắm dây nối hộp H với ổ A của đồng hồ, cổng quang điện nối với ổ B của máy. Ta cắm điện, chuyển MODE sang vị trí A ↔B và gạt thang đo sang chế độ 9,999. Kiểm tra vị trí thấp nhất B, cân chỉnh lại thiết bị cho cân bằng nếu cần và thử đồng hồ bằng cách nâng lên và hạ xuống quả nặng tại B. 2. Quay bánh xe để đưa vật lên độ cao h 1 , phanh lại và tính giá trị h 1 = Z A −Z B . Ấn RESET trên máy đo thời gian, bấm nút 1 để máy bắt đầu đếm và 2 để đóng mạch cho cổng quang điện. Ghi lại giá tr ị trên đồng hồ và quan sát độ cao h 2 = Z C −Z B mà vật đạt được sau khi đổi hướng chuyển động. 3. Dùng thước kẹp đo 5 lần đường kính d, cân quả nặng m bằng cân thí nghiệm. • Mô-men quán tính là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của một vật trong chuyển động quay quanh một trục xác định. Đơn vị đo là k gm 2 . 1.2.2. Khi tiến hành phép đo, tại sao phải quấn sợi dây treo quả nặng m trên trục quay của bánh xe thành một lớp xít nhau? Nếu quấn sợi dây thành nhiều vòng chồng chéo lên nhau có được không? Việc không thực hiện quấn các vòng dây xít nhau sẽ khiến cho đường kính vòng dây bị tăng lên, tạo ra sai số trong d (trường hợp các vòng dây cách xa nhau thì phương của lực căng còn thay đổi trong tiến trình thí nghiệm, do đó mà năng lượng chuyển hóa một phần thành dao động của vật m). Mặt khác, mô-men quán tính của bánh xe phụ thuộc vào đường kính trục, kết quả là quá trình nhả dây sẽ dẫn đến những số liệu đo được không được chính xác. Vì vậy, ta không thể quấn nhiều vòng chồng chéo lên nhau mà phải quấn dây xít vào nhau. 1.2.3. Vì sao có thể xem quá trình tương tác giữa quả nặng và dây treo làm đổi chiều vận tốc quả nặng tại vị trí thấp nhất B như là quá trình va chạm đàn hồi? Vận dụng các kiến thức vật lý đã biết để mô tả và giải thích diễn biến của quá trình trên như thế nào? Một quá trình va chạm đàn hồi có sự thay đổi về vận tốcv bởi lực tương tác  F khá lớn trong khoảng thời gian rất ngắn nhưng cơ năng thì được bảo toàn. Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 5 Trong thí nghiệm, khi vật nặng m di chuyển xuống vị trí B và có vận tốc là v. Tại vị tr í B, dây đã được nhả tới chiều dài tối đa l 0 nên lực căng dây  T tạo cho vật một gia tốc khá lớn a để «hãm» vật lại ngay tại vị trí đó. Do quán tính nên bánh xe vẫn tiếp tục quay kéo vật lên - tức là vận tốc đổi chiều, nhưng chưa biết chính xác độ lớn sẽ bằng bao nhiêu. Lưu ý rằng toàn bộ quá trình không xảy ra mất mát về mặt cơ năng nênv = −  v  , tương tác trong thời gian δt rất bé nên quá trình hệt như va chạm đàn hồi. 1.2.4. Trong bài thí nghiệm này, sai số nào là chủ yếu? Giải thích. Sai số ngẫu nhiên là chủ yếu vì: • Bấm nút số 1 trên hộp điều khiển, thời gian giữa lúc đồng hồ bắt đầu đếm và vật được thả ra có thể đáng kể so với độ chia nhỏ nhất của đồng hồ là 0,001s. Đây là sai số do thiết bị và thao tác gây ra. • Việc đo đạc các giá trị h 1 ,h 2 bằng mắt thường kém chuẩn xác. • Bấm nút F để dừng vật lại tại độ cao lớn nhất h 2 có thể bị sai lệch do người thực hiện thí nghiệm. 1.3. Báo cáo thí nghiệm. • Khối lượng quả nặng: m = 0,248 ±0,0001kg. • Độ chính xác của thước kẹp: 0,02mm. • Độ chính xác của máy đo thời gian MC-964: 0,001s. • Độ chính xác của thước mi-li-mét T: 1mm. • Độ cao của vị trí A: h 1 = 610 ±1mm. Lần đo d(mm) ∆d(mm) t(s) ∆t(s) h 2 (mm) ∆h 2 (mm) 1 8,00 0,04 6,384 0,102 457 3,2 2 8,00 0,04 6,513 0,027 461 0,8 3 8,20 0,16 6,537 0,051 4,61 0,8 4 8,00 0,04 6,492 0,006 462 1,8 5 8,00 0,04 6,504 0,018 460 0,2 TB 8,04 0,06 6,486 0,0408 460,2 1,36 Hình 1: Bảng kết quả đo thực nghiệm. ∆d = (∆d) dc + ∆d = 0, 02 +0,06 = 0,08(mm). ∆t = (∆t) dc + ∆t = 0,001 + 0,0408 = 0,0418(g). ∆h 2 = (∆h 2 ) dc + ∆h 2 = 1,36 + 1 = 2,36(mm). Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 6 • Lực ma sát ổ trục: Sai số tỉ đối trung bình: δ = ∆ f ms f m s = ∆m m + ∆g g + 2(h 1 ∆h 2 + h 2 ∆h 1 ) h 2 1 −h 2 2 = 10 −4 0,248 + 0,01 9,8 + 2(610.1,36 + 460,2.1) 610 2 −460,2 2 = 0,018. Giá trị trung bình: f ms = mg h 1 −h 2 h1 + h 2 = 0,248.9,8. 640 −460,2 610 + 460,2 = 0,340(N). Sai số tuyệt đối: ∆ f ms = δ. f ms = 0,018.0,34 = 0,006(N). Kết quả phép đo lực ma sát f ms là: f ms = f ms ±∆ f ms = 0,340 ±0,006(N). • Mô-men quán tính I của bánh xe: Ta coi gần đúng: I ≈mg h + 2 h 1 (h 1 + h 2 )  td 2  2 (1.7) Sai số trung bình của mô-men quán tính I: δ = ∆l l = ∆m m + ∆g g + 1 h 1 + h 2  2h 1 + h 2 h 1 ∆h 1 + h 1 h 2 ∆h 2  + 2  δ d d + ∆t t  = 0.023(kgm 2 ) (1.8) Giá trị trung bình của mô-men quán tính I: I = mg h 2 h 1 (h 1 + h 2 )  td 2  2 = 1,165.10 −3 (kg.m 2 ) Sai số tương đối trung bình của mô-men quán tính I: Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 7 ∆I = δ I = 1, 165.0,018.10 −3 = 20,97.10 −6 (kg.m 2 ) Kết quả đo mô-men quán tính I: I = I ±∆I = 1,165.10 −3 ±0,021.10 −3 Nhận xét: Phương pháp cho kết quả đo tương đối phù hợp, với sai số là nhỏ. Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 8 2. KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG SÓNG DỪNG TRONG CỘT KHÔNG KHÍ. XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUYỀN ÂM TRONG KHÔNG KHÍ. 2.1. Nguyên lý và mục đích của thí nghiệm. • Mục đích thí nghiệm: Khảo sát sự truyền sóng âm trong cột không khí, sự tạo thành sóng dừng và hiện tượng cộng hưởng sóng dừng. Xác định bước sóng và vận tốc truyền âm trong không khí. • Nguyên lý đo: 2.1.1. Sự tạo thành sóng âm và vận tốc truyền sóng âm trong không khí. Phương trình truyền sóng dạng tổng quát: ∂ 2 −→ U ∂t 2 = v 2 ∆ −→ U (2.1) Trong hệ tọa độ Đề các ba chiều toán tử Laplace có dạng: ∆ = ∂ 2 ∂ x 2 + ∂ 2 ∂ y 2 + ∂ 2 ∂ z 2 (2.2) Trong trường hợp sự truyền sóng chỉ xảy ra theo một chiều x, phương tr ình truyền sóng có dạng: ∂ 2 U ∂t 2 = v 2 ∂ 2 U ∂ x 2 (2.3) Nghiệm của phương trình (2.3) cho ta: U(x,t) = U 1 (x + vt) +U 2 (x −vt) (2.4) Nếu dao động kích thích là một dao động điều hòa thì chúng có dạng: U 1 = U 0 sin ω(t + x v ), U 2 = U 0 sin ω(t − x v ). Vận tốc truyền sóng âm v được xác định theo công thức: v =  E ρ (2.5) 2.1.2. Sóng dừng và hiện tượng cộng hưởng sóng dừng trong cột không khí. SÓNG ÂM TRUYỀN TRONG ỐNG MỘT ĐẦU KÍN MỘT ĐẦU HỞ. Ta có phương trình truyền sóng tổng hợp tại điểm M cách N một khoảng L=MN gây bởi Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 9 sóng âm phát tại nguồn N (x 1M ) và sóng âm phản xạ (x 2M ) của nó: x M = x 1M + x 2M = 2a 0 sin 2π y λ cos2π ft (2.6) Với: x 1M = a 0 sin 2π f (t + y v ), x 2M = −a o sin 2π f (t − y v ). Phương trình (2.6) cho thấy biên độ của sóng âm tổng hợp tại M: a = 2a 0 sin(2π y λ ). Khi điều kiện cộng hưởng sóng dừng L = (2k −1) λ 4 được thỏa mãn, ta suy ra: • Biên độ sóng dừng bằng 0 tại các vị trí : y = k λ 2 , với k = 0, 1, 2. • Biên độ sóng dừng đạt cực đại tại các vị trí: y = (2k +1) λ 4 , với k = 0, 1, 2. • Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp cách đều nhau và bằng λ 2 . TRƯỜNG HỢP HAI ĐẦU HỞ Trong trường hợp cả hai đầu đều hở, khi có cộng hưởng sóng dừng, tại hai đầu hở của ống đều là bụng dao động, hay nút áp suất. Điều kiện cộng hưởng sóng dừng trong trường hợp này là: L = k λ 2 (2.7) với k = 1, 2, 3,. 2.2. Trả lời câu hỏi. 2.2.1. Viết phương trình truyền sóng trong môi trường đàn hồi. Nêu rõ ý nghĩa vật lý của phương trình này. Giả sử có một dao động xuất hiện trên một phần tử đang nằm tại vị trí cân bằng trong môi trường đàn hồi. Do đặc tính đàn hồi của môi trường, phần tử nằm trong thể tích bên cạnh cũng bị lôi kéo dịch chuyển khỏi vị trí ban đầu của nó, và dao động cứ thế được truyền lan trong không gian tạo thành sóng. Sự truyền sóng được mô tả bởi phương trình truyền sóng dạng tổng quát: ∂ 2 −→ U ∂t 2 = v 2 ∆ −→ U (2.8) Ở đây ∆ là toán tử Laplace, v là vận tốc truyền sóng, còn −→ U (r,t) là hàm mô tả sự dịch chuyển của phần tử môi trường trong không gian và thời gian. Ý NGHĨA VẬT LÝ Trong hệ tọa độ Đề các ba chiều, toán tử Laplace có dạng: ∆ =  ∂ 2 ∂ x 2 + ∂ 2 ∂ y 2 + ∂ 2 ∂ z 2  (2.9) Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 10 Trong trường hợp sự truyền sóng chỉ xảy ra theo một chiều x, phương trình truyền sóng có dạng: ∂ 2 U ∂t 2 = v 2 ∂ 2 U ∂ x 2 (2.10) Nghiệm của phương trình (2.10) cho ta: U(x,t) = U 1 (x + vt) +U 2 (x −vt). Trong đó U 1 và U 2 là hai hàm tùy ý, khả vi hai lần, có dạng tùy thuộc loại dao động điều hòa thì chúng có dạng: U 1 = U 0 sin ω(t + x v ) (2.11) U 2 = U 0 sin ω(t − x v ) (2.12) Đó là hai sóng điều hòa truyền theo hai hướng ngược nhau. Vận tốc truyền sóng âm v được xác định theo công thức: v =  E ρ (2.13) . Trong đó: là mật độ, E mô đun đàn hồi. Nếu môi trường truyền sóng âm là khí lý tưởng thì các dao động chính là các biến thiên về áp suất khí và mật độ khí giữa các điểm lân cận và được truyền lan trong môi trường. Trong quá trình truyền sóng âm, khí bị dãn nhanh đến mức có thể coi là đoạn nhiệt. Các phép tính chỉ số đoạn nhiệt γ = Cp Cv bằng biểu thức: v =  γ RT M (2.14) Trong đó: R là hằng số khí lý tưởng R=8,31 J/molK, T là nhiệt độ tuyệt đối, M là khối lượng của 1 mol không khí (M=0,0288kg/mol). Công thức (2.14) cho thấy vận tốc truyền âm trong không khí không phụ thuộc áp suất khí mà chỉ phụ thuộc nhiệt độ T. Đồng thời, nếu đo được vận tốc truyền âm trong không khí v, ta có thể tính được chỉ số đoạn nhiệt C p /C v của không khí. 2.2.2. Định nghĩa sóng dừng và hiện tượng cộng hưởng sóng dừng. • Sóng dừng là sóng có những nút và những bụng cố định trong không khí. Các vị trí bụng là cực đại của biên độ, các vị trí nút là cực tiểu của biên độ. • Điều kiện để có sóng dừng: Một đầu cố định một đầu hở: L = (2k −1) λ 4 với k=1,2,3. [...]... |v − v1 | = 26, 9(m/s) • |v − v2 | = 16, 9(m/s) • |v − v3 | = 13, 5(m/s) 15 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 3 KHẢO SÁT CÁC QUÁ TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC VÀ VA CHẠM TRÊN ĐỆM KHÔNG KHÍ, NGHIỆM CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG 3.1 Nguyên lý và ý nghĩa vật lý của thí nghiệm • Ý nghĩa vật lý: Thông qua thực nghiệm, ta kiểm chứng lại ba định luật động lực học cơ bản của Newton mà cụ thể... thực nghiệm đo vật chuyển động có gia tốc Đồ thị a = f (F) khi M=c.t.e 19 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương M=0.1883 Expected Values 1 a(m/s2 ) 0.8 0.6 0.4 0.2 5 · 10−2 0.1 0.15 0.2 F(N) Hình 9: Đồ thị a = f (F) từ bảng số liệu thực nghiệm và đường dự đoán theo định luật II Newton Nhận xét: Đồ thị cho thấy gia tốc a của hệ vật chuyển động tỉ lệ với lực kéo F tác dụng lên hệ vật đó 20 Báo cáo thí nghiệm. .. 405 γ= Cp Cv CỦA KHÔNG KHÍ 31 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương i=10 ∑ ∆γ i ∆γ = 1 10 = 0, 023 Viết kết quả phép đo: γ = γ ± ∆γ = 1, 405 ± 0, 023 1 Tính giá trị lí thuyết của tỷ số γ của không khí theo công thức: γlt = i+2 = 1, 4 i 2 So sánh giá trị đo γdo với giá trị lí thuyết γlt bằng các tính độ lệch tỉ đối δ= (%) γlt − γdo = 0, 357 γlt 32 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 6 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH... sai số là nhỏ 26 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 5 KHẢO SÁT CÁC QUÁ TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT ĐỘNG XÁC ĐỊNH TỶ SỐ NHIỆT DUNG PHÂN TỬ CP /CV CỦA CHẤT KHÍ 5.1 Nguyên lý và mục đích của thí nghiệm • Mục đích thí nghiệm: Khảo sát các quá trình biến đổi trạng thái cân bằng nhiệt động của một khối không khí chứa Cp trong bình và xác định tỷ số nhiệt dung phân tử γ = Cv của khối khí • Nguyên lý đo: NHIỆT DUNG... 20 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 4 XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH 4.1 Nguyên lý và mục đích của thí nghiệm • Mục đích thí nghiệm: Vận dụng lý thuyết về chuyển động quay của vật rắn quanh trục cố định và khái niệm mô men quán tính để khảo sát chuyển động dao động quanh vị trí cân bằng của con lắc vật lý tại hai điểm treo O1 và O2 của nó Khảo sát thực nghiệm ảnh hưởng của... trị này bằng nhau tại mọi thời điểm và vị trí đo Định luật 2 của Newton: khi một vật chịu tác dụng của các lực có hợp lực khác không (F = 0) thì nó sẽ chuyển động có gia tốc Gia tốc a của một vật tỉ lệ với hợp lực F tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng m của vật đó: a= F m (3.2) 16 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương Đơn vị đo của lực F là newton (N), khối lượng m là ki-lô-gram (kg) và của... quá trình đẳng nhiệt (p.V= const) Nghiên cứu quá trình đoạn nhiệt có ý nghĩa rất quan trọng trong lý thuyết nhiệt động học, nó cho phép xây dựng một chu trình hoạt động cho loại động cơ nhiệt đặc biệt, có hiệu suất cao nhất, đó là chu trình Carnot Trong thí nghiệm này, ta 28 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương sẽ xác định tỷ số nhiệt dung phân tử \gamma của không khí theo phương pháp dãn đoạn nhiệt 5.2... d2α 2 + ω1 α = 0 dt 2 (4.4) 21 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương Nghiệm của phương trình (4.4) có dạng: α = α0 cos(ω1 t + φ ) (4.5) là một hàm điều hòa theo thời gian, với α0 là biên độ dao động, ω1 là tần số góc, φ là pha ban đầu tại thời điểm t = 0 Từ (4.5) ta suy ra chu kỳ T1 của con lắc: T1 = 2π = 2π ω1 I1 mg.L1 (4.6) Như vậy chu kì dao động T1 của con lắc vật lý phụ thuộc mô men quán tính I1... năng lượng cho các vật bên trong bình nhiệt lượng kế, ta có thể viết: Q2 = Q1 (6.3) Suy ra: qnc = cn m1 + m∗ (t1 − tc ) − (tc − t2 ) m2 (6.4) Trong thí nghiệm này, bình nhiệt lượng kế có đương lượng nước m∗ = 26g, m1 là khối lượng nước chứa trong bình nhiệt lượng kế nhiệt độ t1 , m2 khối lượng nước đá ở 0oC, tc : nhiệt độ cân bằng khi đá nóng chảy Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 33 6.2 Trả lời... Tính giá trị lý thuyết của tỷ số nhiệt dung phân tử không khí khô (coi như chỉ gồm các phân tử ôxy O2 và nitơ N2 ) theo số bậc tự do i của các phân tử khí Vì O2 và N2 đều là khí lưỡng nguyên tử nên i=5 i 5 Cv = R = R 2 2 C p = Cv + R = 5 7 +R = R 2 2 30 Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương →γ = Cp 7 = = 1, 4 Cv 5 5.2.7 Nếu không khí trong bình có độ ẩm cao chứa nhiều hơi nước thì giá trị lý thuyết của . Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 1 1. KHẢO SÁT HỆ VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN - QUAY, XÁC ĐỊNH MÔ-MEN QUÁN TÍNH CỦA BÁNH XE VÀ LỰC MA SÁT Ổ TRỤC. 1.1. Nguyên lý và ý nghĩa vật lý của thí nghiệm. •. và 0,01s). 4. Cổng quang điện hồng ngoại. Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 3 5. Dây tín hiệu có hai đầu phích 5 chân. Về bộ thí nghiệm thiết bị vật lý BKM-050: Thiết bị sử dụng để xác định. trong khoảng thời gian rất ngắn nhưng cơ năng thì được bảo toàn. Báo cáo thí nghiệm Vật lý đại cương 5 Trong thí nghiệm, khi vật nặng m di chuyển xuống vị trí B và có vận tốc là v. Tại vị tr