hướng dẫn thí nghiệm môn vật lý đại cương

GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2011 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI Tên bài: KHẢO SÁT HỆ VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN – QUAY XÁC ĐỊNH MOMENT QUÁN TÍNH CỦA BÁNH XE VÀ LỰC MA SÁT Ổ TRỤC Nhận xét: - Đặc điểm sau đọc hướng dẫn xong bạn hiểu tưởng tượng hệ thí nghiệm bước làm đọc xong thấy hoa mắt chóng mặt (đến đọc xong hoa hết mắt) - Ngoài ra, đòi hỏi kiến thức phần vật rắn quay (đa phần biết sơ qua phần này) kỹ đọc thước sử dụng thước kẹp Vấn đề lại kỹ sử dụng thước kẹp muốn biết sử dụng phải làm thí nghiệm bạn thuộc nhóm vừa vào phải sử dụng  làm mà lại phải đọc thêm  super black Giải quyết: 3.1 Những điều cần biết: - Về kiến thức bạn cần biết: Nhìn chung sách hướng dẫn trình bày chi tiết rắc rối nên để rút cốt lõi bên không đơn giản Theo kinh nghiệm bạn cần biết vấn đề sau:  Phương trình chuyển động quay vật rắn: (quá dễ, biết): ⃗⃗ = 𝐼 𝛽 𝑀   để ý kỹ chẳng khác phương trình 𝐹 = 𝑚 𝑎 Chỉ thao tác đơn giản chuyển từ chuyển động tịnh tiến sang chuyển động quay (M: mô men lực, I: mô men quán tính, β: gia tốc góc) Các công thức liên quan tới lượng: o Thế trọng trường: 𝑊𝑡 = 𝑚𝑔ℎ o Động năng: 𝑊đ = 𝑚𝑣 o Động quay: 𝑊đ𝑞 = 𝐼𝜔2  Định luật bảo toàn lượng  Mối liên hệ chuyển động quay chuyển động tịnh tiến: v = r.ω  Công cản lực lực ma sát: A = fms.S - Về sở lý thuyết sách có trình bày kỹ nên tóm lược ý Điểm mấu chốt sử dụng định luật bảo toàn lượng quãng đường AB: 1 𝑚𝑔ℎ1 = 𝑚𝑣 + 𝑰 𝜔2 + 𝑓𝑚𝑠 ℎ1 2 (phân tích phương trình ta thấy vị trí A vật đứng yên nên làm có động năng, lúc lượng hệ vật dạng trọng trường Tại vị trí B (mốc năng) năng lượng hệ có động động quay Tuy nhiên, hoàn cảnh xô đẩy nên trình di chuyển xuống lực ma sát thịt phần lượng nên cộng thêm phần lượng bị ta thu lượng lúc ban đầu.) GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2011 - Ở phải xác định I  nhìn vào phương trình thấy cần xác định đồng chí v, ω, fms (mấy đồng chí lại biết nên không cần quan tâm:  Xác định v: toán trẻ  làm  Xác định ω: toán lớp  sử dụng mối quan hệ v ω  Xác định fms: toán lớp lớn  sử dụng định luật biến thiên công cản xong 𝑚𝑔ℎ1 − 𝑚𝑔ℎ2 = 𝑓𝑚𝑠 (ℎ1 + ℎ2 ) h2 vị trí cao nặng sau thả từ vị trí h1  lấy ví dụ sau cho bạn dễ tưởng tượng thả bóng từ vị trí h1 rơi xuống đất, rõ ràng sau đập đất (giả sử va chạm đàn hồi) bóng bật lên Nếu tính đến lực cản (lực ma sát, lực cản không khí) bóng lên vị trí h2 < h1 lên đâu  lượng bóng lại trạng thái mgh2 < mgh1  phần lại đâu?  phần lượng bị tổn hao lực cản gây - Về dụng cụ đo: (được mô tả hình vẽ dưới) Nhìn chung bạn cần để ý đến vài phận nặng, bánh đà, trục bánh đà, thước đo để xác định vị trí nặng Các bạn ý đến nút  nút có chức riêng nên đừng có bấm bừa  Nút F: a nhờ anh phờ anh phanh  Nút 1: Mở phanh đồng thời đóng mạch đồng hồ đếm  thấy sau bấm nút đồng hồ chạy điên cuồng  Nút 2: Khóa mạch tế bào quang điện (cảm biến QĐ)  có tác dụng làm đồng hồ ngừng đếm bị che nặng  Nút 3: Thả phanh không khóa mạch đồng đồ đếm  dùng để điều chỉnh vị trí nặng lúc ban đầu - Cảm biến QĐ dịch chuyển Hình Đồng hồ đo thời gian số Trên đồng hồ đo (trông đại), ý số phòng đồng hồ khác nhìn chung tương tự này bạn ý thông số ban đầu đồng hồ (thường thiết lập sẵn nên cần bấm mối khóa K kết nối xong, nhiên có số trường hợp nhóm làm trước chơi tuyệt chiêu qua Hình Sơ đồ hệ thí nghiệm GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2011 cầu rút ván cách vặn lung tung trước nên nên check lại cho chắc)  MODE: A ↔ B  THANG ĐO: 9.999 3.2 Quá trình đo cần ý: - Về thao tác đo đơn giản có việc dây nâng lên độ cao h1 cho trước sau thả tay chờ cho nặng đến vị trí h2 hãm phanh ghi giá trị h2 thời gian chuyển động vào xong - Các bước cụ thể:  B1: Ngắm nghía thăm dò thiết bị thí nghiệm xem có thừa có thiếu không, có trục trặc không (như dây bị đứt, thước mờ, bất thường)  nên dành khoảng phút cho bước  B2: Hạ thủy  tức hạ nặng xuống vị trí thấp cách bấm nút Nói chung thả cho nặng rơi từ từ xuống Khi xuống vị trí thấp bạn bóp phanh ổn định Ngoài phải để ý dây treo nặng phải song song với thước  B3: Điều chỉnh cảm biến xuống vị trí nặng khoảng – cm Sau bật đồng hồ cảm biến lên (chú ý phải kết nối đồng hồ với cảm biến) dịch chuyển cảm biến lên đến vị trí cảm biến bắt đầu thay đổi trạng thái fix cảm biến lại Nghe trìu tượng bạn để ý nặng cần che cảm biến quang điện thay đổi trạng thái Vì ban đầu ta để vị trí nặng (không bị che)  trạng thái ổn định Đưa lên bị che  thay đổi  B4: Đọc ghi giá trị ZB  B5: Nhẹ nhàng ta đẩy xe hàng cách quay bánh đà đề kéo nặng lên (giống quay bánh đà để kéo xô nước từ giếng lên thôi) Chú ý dây trục phải xít đừng có chồng chéo lên  vừa xấu vừa dễ gây rối dây Khi nặng đưa lên vị trí h1 (được cho trước) ứng với ZA hãm phanh dừng lại ghi giá trị ZA lại  B6: Thả bom  bạn bấm nút (mở phanh đóng mạch điện máy đo thời gian) đồng thời sau bấm nút (đóng mạch cổng quang điện) Đừng có bấm nút bắt đầu suy nghĩ xem bấm nút Thường bấm hai nút đồng thời Kết quả nặng rơi xuống đến vị trí thấp chắn cảm biến biến quang khiến cho đồng hồ chạy ngon trở nên “cu đơ”  B7: Xác định h2 : sau làm cho đồng hồ quay cu quán tính mà nặng lại di chuyển lên đến vị trí h2 xì tốp Đến lúc bạn bấm phanh F để cố định đồng chí nặng lại bắt đầu kết quả: gồm ZC thời gian đồng hồ  B8: Thu dọn trường để tiếp tục đo thêm lần GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2011 - Sau đo xong đừng vội mừng, đừng tưởng xong bạn phải xác định thêm kích thước trục thước kẹp  tốt nên xem qua để xem xác định  dễ không đọc thấy khó Xử lý số liệu: - Đối với nhóm làm xử lý số liệu vấn đề chưa có kinh nghiệm thiết lập công thức sai số vô ảo Ảo đến mức mà nhiều không để ý tính nhầm Nhưng không lo có báo cáo mẫu hướng dẫn xử lý sai số roài - Ngoài số thắc mắc liên quan tới sai số thích báo cáo mẫu Nếu bạn có điều lăn tăn comment trực tiếp liên hệ với Báo cáo mẫu: http://www.ductt111.com/tong-hop-cac-bai-bao-cao-mau-kinh-cmn-dien-trong-thi-nghiem-velo/ ARE YOU OK?  CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^ GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI Tên bài: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC VẬT LÝ – XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG Nhận xét: - Thí nghiệm liên quan tới kiến thức bạn học chương trình vật lý lớp 12 – lắc vật lý  vật rắn dao động quanh trục nằm ngang cố định không qua trọng tâm G - Thao tác thí nghiệm đơn giản dễ làm, cần cẩn thận chút làm ngon lành Giải quyết: 3.1 Những điều cần biết: - Trước hết ta tìm hiểu sơ qua dao động lắc vật lý Nhìn hình vẽ ta thấy lực khiến lắc dao động lực P hay xác thành phần Pn (vì hướng vị trí cân bằng) Chú ý phương trọng lực P qua khối tâm G lắc  thí nghiệm dịch chuyển khối tâm nhờ gia trọng - Như ta biết lúc chu kì lắc quán tính tính theo công thức: 𝐼1 𝑇1 = 2𝜋√ 𝑔𝑚𝐿1 L1 đoạn O1G, I1 momen quán tính lắc so với trục quay - Bây đổi trục sang O2 tương tự ta có: Hình Con lắc vật lý 𝐼2 𝑇2 = 2𝜋√ 𝑔𝑚𝐿2 - Chú ý lắc vật lý ta tìm điểm O2 cho T2 T1  ta có lắc thuận nghịch Tuy nhiên, việc cố định vị trí khối tâm G tìm điểm O2 không khả thi chẳng nhẽ khoan chi chít lỗ đường O1G để mò mẫm điểm O2 thõa mãn  giải pháp sử dụng gia trọng C để thay đổi vị trí khối tâm - Mục đích thứ hai thí nghiệm ứng dụng lắc thuận nghịch để xác định gia tốc trọng trường Việc tính toán công thức gia tốc trọng trường trình bày kỹ tài liệu hướng dẫn  có công thức cuối sau: 𝐿 𝑔 = 4𝜋 2 𝑇 Trong L = O1O2 (đã biết), T chu kỳ lắc thuận nghịch (đại lượng cần xác định) - Tiếp theo tìm hiểu sơ đồ thí nghiệm: GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 1,2 Hai lưỡi dao (nói dao cho oai thực giống đầu tuốc nơ vít  tựa lên kinh lắc lư qua lại xung quanh lưỡi dao) kim loại, có gắn cố định nặng 3, C gia trọng  nhiệm vụ điều chỉnh điều chỉnh thay đổi vị trí khối tâm Giá đỡ  ko cần quan tâm Cảm biến  đếm số dao động cho bạn nên công ngồi đếm dao động Mấy phận lại giá, vít,… không quan trọng nên không đề cập Ngoài phận mà hình vẽ máy đo thời gian hiển thị số Các bạn cần nắm thông số máy Hình Bộ thí nghiệm    Chuyển mạch MODE vị trí n = 50 Thang đo 99.99 RESET: để đưa đồng hồ giá trị Bộ đếm Cổng quang cảm biến nối vào Công tắc bật tắt Hình Đồng hồ đo thời gian số 3.2 Quá trình đo cần ý: - Điều chỉnh gia trọng phải nhẹ nhàng (vặn từ từ đừng vặn hùng hục  bạn nữ Bách khoa vặn ác liệt lắm) - Khi lắp xong phải kiểm trạng thái đồng hồ đếm xem thông số thiết lập chưa - Chú ý kéo lắc khỏi vị trí cân góc lệch phải nhỏ đừng để góc lệch lớn a Tìm vị trí x1: B0: Kiểm tra đồng hồ đếm bật chưa? Nếu chưa bật bật lên B1: Vặn sát gia trọng nặng  đặt lắc theo chiều thuận (chữ “thuận” xuôi chiều hướng phía mình)  xuôi chiều tốt bạn nên hỏi giáo viên hướng dẫn B2: Kéo lắc đến vị trí che cổng quang lệch chút (hình vẽ) thả tay: B3: Bấm reset để bắt đầu đo  ghi kết 50T1 B4: Đảo chiều lắc  đo 50T2 GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 B5: Vặn gia trọng đến vị trí cách vị trí ban đầu 40mm (xác định thước kẹp bạn xác định số vòng quay nhớ không nhầm vòng 1mm phải  bạn quay đủ 40 vòng xong) B6: Lại tiếp tục đo 50T1 50T2 B7: Nhanh chóng vẽ đồ thị để tìm điểm x1 giao hai đường 50T1 đường 50T2 Hình Đồ thị thu từ bảng Để xác định cho ta sử dụng phương pháp tỷ lệ  dùng thước đo khoảng cách đoạn 0-X1 (màu xanh) X1-40 (màu đỏ) Sau sử dụng tỷ lệ xong: 𝑋1 𝑚à𝑢 𝑥𝑎𝑛ℎ = 40 𝑚à𝑢 đỏ B8: Đưa giá trị x1 cho giáo viên hướng dẫn kiểm tra xem ok chưa? OK tiếp tục không OK xin chia buồn b Khảo sát vị trí x1 để xác định giá trị tối ưu - Thực ta xác định xác giá trị x1 từ đồ thị có nhiều sai số ảnh hưởng đến kết Phần a đơn giúp cho giới hạn khu vực cần khảo sát (sẽ nằm xung quanh giá trị x1) - Vậy làm để xác định xác giá trị x1? Very sim pờ  đo biết liền  bạn đo 50T1 đo 50T2  đến có trường hợp xảy ra:  50T1 = 50T2: trường hợp siêu rùa  xác suất trường hợp gần  ko xét đến làm   50T1 > 50T2: Quan sát đồ thị ta thấy điểm ta khảo sát nằm bên phải x1 tối ưu  cần dịch bên trái  vặn gia trọng C lại gần nặng chút (nhớ chút nhé)  sau khảo sát 50T1 50T2 xem chưa?  50T1 < 50T2: Ngược lại trường hợp  vặn gia trọng C xa nặng - Như vậy, sau bạn tìm giá trị x1 tối ưu bạn cần đo 50T1 lần, 50T2 lần ghi kết vào bảng xong GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 P/S: Nói chung chả có khó đâu Cứ làm theo hướng dẫn 99% bạn qua % không qua không làm theo hướng dẫn không thí nghiệm  Xử lý số liệu: - Khá dễ bạn đọc sai số  việc tính toán điền kết xong (chẳng phải chém gió nhiều) Báo cáo mẫu: http://www.ductt111.com/tong-hop-cac-bai-bao-cao-mau-kinh-cmn-dien-trong-thi-nghiem-velo/ ARE YOU OK?  CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^ GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI Tên bài: XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG VÀ VẬN TỐC TRUYỀN ÂM TRONG KHÔNG KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỘNG HƯỞNG SÓNG DỪNG Nhận xét: - Nhìn thấy tên thí nghiệm cảm nhận không đơn giản với bạn sinh viên khối D (vốn tảng sở vật lý thường không vững  nghĩ lên đại học khối D học lý  ngờ vào Bách khoa lại phải học  tâm lý chán nản  điểm kém) - Tuy nhiên, nhìn chung mà nói làm dễ mà hỏi lý thuyết khó  mục tiêu hàng đầu phải qua vòng gửi xe  Giải quyết: 3.1 Những điều cần biết: - Làm để qua vòng gửi xe bây giờ? Very easy  đọc kỹ lý thuyết  lý thuyết khó hiểu mà đọc kỹ  cần nắm điểm mấu chốt sau:  Định nghĩa sóng dừng: không cần trình bày dài dòng cần nhớ sóng có nút bụng cố định  Phương trình truyền sóng: ⃗ 𝜕2 𝑈 𝜕𝑡 ⃗ → = 𝑣 ∇𝑈 𝜕2 𝑈 𝜕𝑡 𝜕2 𝑈 = 𝑣 ∇𝑈 = 𝑣 𝜕𝑥 (*) (*): Quan sát phương trình ta thấy có ký hiệu ∇ (tam giác ngược ký hiệu sách hướng dẫn nhầm thành ký hiệu delta), ký hiệu ký hiệu toán tử Laplace (toán tử bạn theo khối A gặp nhiều  nên cho toán tử vào blacklist, bạn khối D gặp lần nhớ liên quan tới môn vật lý đại cương mà bạn kiểu phải qua ) Toán tử có 𝜕 𝜕 𝜕 dạng: ∇= 𝜕𝑥 + 𝜕𝑥 + 𝜕𝑥 (tổng đạo hàm bậc hai theo trục x, y, z không gian     chiều)  nhiên để đơn giản thí nghiệm xét chiều lý mà phương trình ban đầu rút gọn phương trình theo t x Ở t thời gian, x tọa độ, U phương trình sóng Ý nghĩa phương trình sóng  nhìn biết phương trình cho biết sóng lan truyền môi trường đàn hồi theo không gian thời gian (vì thấy phương trình sóng phụ thuộc vào thời gian t tọa độ x,y,x) Nếu dao động kích thích sóng dao động điều hòa phương trình sóng có dạng: 𝒙 𝒙 𝑈(𝑥, 𝑡) = 𝑼𝟎 𝐬𝐢𝐧 𝝎 (𝒕 + ) + 𝑼𝟎 𝐬𝐢𝐧 𝝎 (𝒕 − ) 𝒗 𝒗 Để ý kĩ hai thành phần màu xanh màu đỏ phương trình dao động điều hòa bạn học lớp 12 U(x,t) tổng hợp hai dao động điều hòa Tính chất hai dao động biên độ, tần số ngược chiều  kiểu tạo sóng dừng Đến bạn đoán biết kiểu phải sử dụng nguồn kích thích dao động điều hòa (chính loa điện động: nguyên lý hoạt động dòng xoay chiều GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com  V2014 làm màng loa dao động điều hòa truyền sóng âm không gian xung quanh màng loa) Điều kiện để có sóng dừng (cái sách giáo khoa vật lý 12 nói rõ) 𝜆 o Một đầu cố định đầu hở: 𝐿 = (2𝑘 − 1) k = (mode bản), 2, 3, 𝜆 o Hai đầu cố định: 𝐿 = 𝑘 o L chiều dài cột không khí - Dưới hình vẽ hệ thí nghiệm bạn làm (tất nhiên hệ thực tế cũ chút ) Hình vẽ thiếu phận máy phát Bộ màu đỏ tần  dùng để cấp tín có tần số loa cho loa điện động Điều chỉnh dạng tín hiệu Các thang tín hiệu Chỉnh thô Chỉnh tinh Đầu lấy tín hiệu Hình Máy phát tần (giá thành toanh phải – gần chai  nên bạn cẩn thận thao tác ) điện động Pittong: dịch chuyển lên xuống nhờ hệ thống ròng rọc Puli Bộ khuếch đại MIKE  giúp quan sát tín hiệu cực đại Hình Hệ thí nghiệm - Về thí nghiệm gồm hai phần  Khảo sát tượng cộng hưởng sóng dừng đầu kín đầu hở  đại khái ta truyền sóng âm kích thích vào ống sau điều chỉnh pittong lên xuống để thay đổi giá trị L  tìm vị trí bụng sóng  Khảo sát tượng cộng hưởng ống hai đầu hở:  pittong bỏ thay đổi tần số  tìm tần số cộng hưởng  Tóm lại phần thay đổi L, phần thay đổi f  đỡ khỏi suy nghĩ nhiều 3.2 Quá trình đo cần ý: - Trước bắt đầu đo cần kiểm tra nguồn cấp chưa, dạng tín hiệu thang tín hiệu chuẩn chưa (dạng sin thang 1k) - Hạ pittong xuống cho mặt đáy gần sát miệng ống a Khảo sát tượng cộng hưởng sóng dừng đầu kín đầu hở GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 B1: Điều chỉnh tần số xung máy phát tới giá trị 500HZ B2: Bắt đầu nhẹ nhàng ta vặn Puli để kéo pittong lên  quan sát kim khuếch đại MIKE  kim đạt độ lệch cực đại stop  đọc giá trị L  giá trị ứng với mặt đáy pittong  vị trí bụng B3: Nâng pittong lên tiếp để tìm vị trí bụng thứ hai B4: Lại hạ pittong vị trí ban đầu tăng tần số lên 600 Hz 700 Hz khảo sát tương tự B5: Đưa số liệu cho giáo viên hướng dẫn check  OK go on không lại đo lại b Khảo sát tượng cộng hưởng ống hai đầu hở: B1: Cho pittong khỏi ống  nhẹ nhàng cẩn thận B2: Điều chỉnh tần số giá trị 150 Hz B3: Tằng tắng tăng tần số lên quan sát kim khuếch đại MIKE  xác định tần số cộng hưởng bản, bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc  ghi kết lại B4: Lại mang kiểm tra tiếp  OK  thu dọn trường lượn Xử lý số liệu: - Tiếp tục vấn đề khâu xử lý sai số  cần cẩn thận kiểm tra xem sai số viết chưa  tham khảo báo cáo mẫu - Ngoài phần “chém gió”  hội cho bạn khối D thể (vốn giỏi văn mà)  nói chung nhận xét xem kết nào? Sai số có lớn không? Vì lại ? Vì không mà lại kia?  Báo cáo mẫu: http://www.ductt111.com/tong-hop-cac-bai-bao-cao-mau-kinh-cmn-dien-trong-thi-nghiem-velo/ ARE YOU OK?  CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^ GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI Tên bài: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG THEO PHƯƠNG PHÁP STOKES Nhận xét: - Bài thí nghiệm đơn giản  có nhiệm vụ thả bi bấm  lại “ảo” chỗ cảm biến định vị viên bi thường có không hoạt động  bạn thấy có đồng hồ bấm giây  bấm tay nên bấm không chuẩn sai số lớn (bi rơi nhanh nên khó bấm xác  cách đo nhiều lần tốt sau lựa chọn giá trị gần nhất) - Ngoài vệ sinh nước ống nên thao tác tránh để nước bắn Giải quyết: 3.1 Những điều cần biết: - Chất lỏng chuyển động ống hình trụ  vận tốc giảm dần từ trục ống thành ống  nguyên nhân suất lực ma sát nội lớp chất lỏng  để dễ hình dung bạn cho nước chảy vào màng bạn thấy có phần lõm màng ứng với dòng chảy trục ống (dòng vận tốc lớn nên lượng lớn khiến màng bị lõm giữa) Hình Phân bố vận tốc ống hình trụ Hình Hai lớp chất lỏng sát - Một câu hỏi giáo viên hay kiểm tra viết phương trình lực ma sát nội  cố gắng học thuộc phương trình xong (chẳng nhẽ tuần lại không học phương trình ): 𝑑𝑣 𝐹𝑚𝑠 = 𝜂 Δ𝑆 𝑑𝑧 Trong phương trình cần ý đại lượng η (eta)  đại lượng mà bạn phải xác định thí nghiệm này, hệ số nhướt chất lỏng, có đơn vị kg/(m.s) - Trong thí nghiệm viên bi thả rơi thẳng đứng xuống  dễ dàng tưởng tưởng viên bi nguồn kéo lớp chất lỏng chuyển động theo  nhiên tốc độ lớp chất lỏng giảm nhanh xa viên bi (gần thủ đô mà chả phát triển nhanh, xa thủ đô tốc độ phát triển chậm dần lại  biết) Khoảng cách ảnh hưởng nhà vật lý tìm hộ (2r/3)  bạn việc kế thừa copy  dễ thấy Δv = ứng với Δz = 2r/3  thay vào công thức Fms ý GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com 𝑑𝑣 V2014 ∆𝑣 Δv Δz nhỏ ta coi: 𝑑𝑧 ≈ ∆𝑧 (tóm lại cần hiểu vi phân sai khác nhỏ, nói vuông cho tròn tức sai lệch lớn Δ, nhỏ d) ý diện tích bề mặt viên bi 4𝜋𝑟 ta xây dựng công thức Stokes (giáo viên mà hỏi câu trúng tủ ) 𝐹𝑚𝑠 = 6𝜋𝜂𝑟𝑣 Hình Phân bố vận tốc lớp chất lỏng xung quanh viên bi - Nhìn vào công thức biết để xác định hệ số nhớt chất lỏng ta phải xác định r, v, Fms  Xác định r  sử dụng Panme  vấn đề chưa làm thí nghiệm biết sử dụng Panme  đành phải đọc qua cách đọc Panme  dễ hiểu đằng chả phải học Đại loại kẹp bi vào Panme bạn đo đường kính  chia đôi bán kính  Fms: thông thường bạn thấy người ta thường sử dụng điều kiện cân để xác định đại lượng vật lý thông qua đại lượng khác Trong thí nghiệm ban đầu viên bi rơi nhanh dần Các lực tác dụng lên viên bi Fms, FA (không đổi), P (không đổi)  ban đầu P lớn Fms + FA nên viên bi rơi nhanh dần Sau thời gian ông Fms thầy thằng P bắt nạt anh nhiều trình gia tăng vận tốc ông Fms tranh thủ tích lũy lượng (để ý Fms phụ thuộc vào v)  hậu Fms lớn đến giá trị Fms + FA = P  bi rơi thẳng  lúc bạn khảo sát tốc độ rơi bi (chính tốc độ lớp chất lỏng sát bề mặt bi)  lý mà không tính thời gian rơi từ miệng ống (vì ban đầu vận tốc ổn định đâu) Tổng động viên điều kiện ta thu công thức tính hệ số nhớt chất lỏng sau (hơi phức tạp chút): (𝜌1 − 𝜌)𝑑12 𝑔𝜏 𝜂= 18 𝐿 Trong 𝜌1 , 𝑑1 khối lượng riêng đường kính viên bi, 𝜌 khối lượng riêng chất lỏng Trong trường hợp chất lỏng ống hẹp có đường kính d thì: (𝜌1 − 𝜌)𝑑12 𝑔𝜏 𝜂= 18 𝐿 (1 + 2.4 𝑑1 ) 𝑑 GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 - Tiếp theo hệ đo mà khảo sát Nhìn biết nắp Hình ống thủy tinh (trên có vạch chia) Chất lỏng 4,5 Các cảm biến nối với thời gian (tình trạng làm cảnh thôi, đa phần không sử dụng phải dùng đồng hồ bấm tay Chứ mà hoạt động nhiệm vụ bạn có việc thả bi, vớt bi, ghi kết quả) 6,7 Nút điều chỉnh độ nhạy (nếu cảm biến hỏng không cần quan tâm) Không biết  hộp thiết bị  không quan trọng Giá đỡ 10 Bộ đồ nghề (thường bên có Panme, viên bi nhỏ nhắn xinh xắn, cục nam châm, có đồng hồ bấm giây)  nhiều bạn hỏi lại có cục nam châm to  lý gì? Chẳng nhẽ bạn vớt bi ống mút  phải sử dụng nam châm để hút bi lên Ngoài có công dụng tìm bi bị rơi cố định bi hộp (thường viên bi dính cục Hình Bộ thí nghiệm nam châm) 11 Ống thu hồi bi  bi hút nam châm dịch chuyển ống 3.2 Quá trình đo cần ý: - Ghi thông số cho liên quan tới thí nghiệm (thường có sẵn bảng), độ xác thước, dụng cụ,… - Đừng có vội cầm viên bi thả mà phải đo đường kính viên bi - Khi thả bi phải nhẹ nhàng tình cảm  đừng có ném bộp xuống nước  - Mỗi lần vớt bi lên phải lau bi trước thả lần Các bước B1: Một bạn cầm sẵn đồng hồ bấm giây để trực chiến, bạn tiến hành thả bi B2: Khi bi qua vị trí (ứng với cảm biến 4)  bấm đồng hồ (lúc đồng hồ bắt đầu đếm)  đến vị trí (cảm biến 5)  bấm thêm phát  giá trị đồng hồ lúc thời gian bi từ vị trí đến vị trí (khoảng cách 12 biết nhé) B3: Lấy nam châm vớt bi  lau bi B4: Quay bước Chú ý: Trước bạn cần thu thập số liệu bổ sung sau: - Độ chia nhỏ ống (dùng để xác định khoảng cách hai cảm biến đó) - Gia tốc trọng trường sai số tuyệt đối GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 - Sai số đồng hồ bấm giây Xử lý số liệu: - Đối với bạn làm khó khăn chút  xem sai số tham khảo báo cáo mẫu - Đối với bạn làm trước phần xử lý số liệu dễ ợt không muốn nói chẳng có  mà ngồi xử lý tối đa phút xong  - Còn không nhỉ?  hết  Báo cáo mẫu: http://www.ductt111.com/tong-hop-cac-bai-bao-cao-mau-kinh-cmn-dien-trong-thi-nghiem-velo/ ARE YOU OK?  CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^ GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com V2014 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI Tên bài: XÁC ĐỊNH TỶ SỐ NHIỆT DUNG PHÂN TỬ CP/CV CỦA CHẤT KHÍ Nhận xét: - Nếu kinh nghiệm khó thực có nhiều yếu tố ảnh hưởng thiết bị, kỹ bóp vặn bạn - Ngoài vấn đề căng thẳng học đến chương đâu mà lại phải làm thí nghiệm liên quan tới nhiệt học  làm mà điều impossible Nhưng may phần lớn sinh viên Bách khoa có kỹ “cầm đèn chạy trước ô tô” nên giải vấn đề không khó - Do mục đích đơn giúp bạn hiểu làm thí nghiệm nên không trình bày chi tiết lý thuyết (cái nhiệm vụ giáo viên dạy lý thuyết vật lý nên không dám lấn sân ) mà trình bày điểm cốt lõi vấn đề Giải quyết: 3.1 Những điều cần biết: - Về lý thuyết bạn cần biết nguyên lý thứ nhiệt động học: “Độ biến thiên nội hệ tổng công nhiệt lượng mà hệ nhận được”  tóm tắt “Biến nội công nhiệt”  giúp bạn dễ nhớ nội dung giáo viên mà hỏi trình bày nguyên lý nhiệt động học mà lại chém câu “Biến nội công nhiệt” xác định hi sinh chả hiểu (tất nhiên trừ hướng dẫn) Và biểu thức là: ∆𝑈 = 𝐴 + 𝑄 - Ở có hai đại lượng mà bạn cần phân biệt chất công nhiệt Mặc dù đơn vị hai đại lượng giống chất chưa giống (ví dụ thấy hai người mặc váy đừng bảo hai girl đấy… ) Cả công nhiệt mô tả trình truyền lượng công trình học (liên quan đến lực) nhiệt trình nhiệt (liên quan tới nhiệt độ) Các bạn xét ví dụ sau để dễ hiểu Giữa trưa hè nóng nực bạn nữ khối D bách khoa nhà làm báo cáo thí nghiệm vật lý cậu bạn trai đến chơi làm ảnh hưởng đến tinh thần học tập  vấn đề để tống cổ đồng chí  có hai cách  Theo quan điểm “công”: Bạo lực phương án tối ưu  đấm đá, đuổi khỏi nhà (các bạn nữ BK khoản ok nên chọn theo phương án  Theo quan điểm “nhiệt”: Biết thừa bạn trai chịu nóng  bà tắt hết quạt  kết nhiệt độ tăng  cậu nghĩ học lý nhiều nên đầu óc có vấn đề trưa mà tắt quạt  tránh xa cho an toàn out Cả hai cách dẫn đến kết cách thực khác  hi vọng bạn hiểu  - Một vấn đề bạn ý qui ước dấu công nhiệt  nhận +, cho -  tức nhận nhiệt, nhận công Q, A > 0, truyền nhiệt, thực công A < - Tiếp theo cặp trùng quan trọng mà bạn phải biết:  Nhiệt dung phân tử đẳng áp: CP (P Pressure)  𝐶𝑃 = 𝑑𝑈 𝑑𝑇 +𝑅 GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com  V2014 Nhiệt dung phân tử đẳng tích: CV (V Volume)  𝐶𝑉 = 𝑑𝑈 𝑑𝑇  Như mối quan hệ hai đại lượng là: 𝐶𝑃 = 𝐶𝑉 + 𝑅 (Khẩu để nhớ mối quan hệ là: Cậu Phải Bỏ Chè Và Rượu) - Tỷ số Poisson (đọc Poát Xông phải không nhớ đọc Poi son  đảm bảo thầy hiểu hết): 𝐶𝑃 𝛾= 𝐶𝑉 Nội dung xác định đại lượng nên kiểu bạn phải biết tên công thức tính - Đây hình vẽ mô tả thiết bị thí nghiệm Các bạn thấy bình thủy tinh to (trông giống bình rượu rắn nhà khác rượu rắn không thấy đâu thấy bụi không khí thôi) Một bóp để bạn tập thể dục tay Một van hai cột nước thông có vạch đo  để đo chênh lệch hai cốc nước Hình Hệ thí nghiệm 3.2 Quá trình đo cần ý: - Khi bắt đầu làm đừng có vội vàng bóp lấy bóp để  kiểm tra van đóng chưa?  bóp thử hai demo nhẹ nhàng quan sát hai cột nước chênh lệch mà không bị tụt vị trí cân sau khoảng phút có nghĩa van kín  tụt phải check van chưa kín - Khi ổn định bạn bơm cho độ chênh lệch hai cột nước khoảng 240mm 250mm (trên thước hệ trước vạch sẵn dấu mốc cho bạn rồi) Tuyệt đối không bóp mạnh khiến nước phọt  bị phát xác định - Chú ý bơm lên 240mm (hoặc 250mm) phải chờ khoảng phút xả van (kinh nghiệm thực chả cần 10 phút mà cần khoảng phút ok rùi  có phép làm bạn không làm) Đã có trường hợp nhóm vào ngồi đo 15 phút thấy nộp kết  biết fake số liệu  hậu vô bi đát Đơn giản bạn phải lấy số liệu 10 lần lần phút nhanh phải 50 phút  tóm lại đừng hi vọng đánh nhanh rút gọn với  kháng chiến trường kỳ  - Cái quan trọng cách mà bạn vặn van Theo sách hướng dẫn “quan sát hai cột nước vặn van nhanh”  nói dễ mà làm khó  người có phải máy đâu mà cảm nhận thời điểm hai cột nước  xuất kỹ đóng van made by BK student GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.com  V2014 Cách 1: Mặt căng thẳng, tay run run cầm vảo van (các bạn nữ hay chọn cách tính cách yếu đuối) Vặn nhè nhẹ thấy khí xịt giật vặn bộp van lại  tạch  Cách 2: Hùng hùng hổ hổ vặn bộp cười hô hố vài giây vặn lại  tạch  Cách 3: Chuẩn bị cẩn thận, mắt nhìn thẳng vào hai cột nước, tay cầm van, vặn phát quan sát hai cột nước cho đóng lại Vấn đề không bắt chuẩn lúc hai cột nước trình xảy nhanh (chắc chưa đầy 1s rồi)  tưởng chuẩn  mang kết what’s the hell? Bad data  - Vậy điểm mấu chốt gì? Đừng quan tâm đến sách nói hay quan tâm tới gió nói  Các bạn vặn van xuống thấy tiếng xịt chấm dứt nhẹ nhàng khóa van  đơn giản - Cuối chờ hai cột nước chênh lệch ghi kết  Để kiểm tra kết xem có không bạn áp dụng công thức tính hệ số Poisson theo chiều cao cột nước sách Nếu kết tầm từ 1.35 đến 1.4 ok (càng sát 1.4 chuẩn nhé) hệ số Poisson không khí nằm khoảng giá trị 𝐻 𝛾= 𝐻−ℎ (công thức hay hỏi lúc kiểm tra ban đầu nên chịu khó nhớ  dễ mà) Xử lý số liệu: - Làm khó mà xử lý số liệu dễ  đặc trưng nhớ thiết lập công thức sai số vào báo cáo Ngoài chẳng có đáng nói Báo cáo mẫu: http://www.ductt111.com/tong-hop-cac-bai-bao-cao-mau-kinh-cmn-dien-trong-thi-nghiem-velo/ ARE YOU OK?  CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^ Trần Thiên Đức ductt111@gmail.com TNVL http://www.ductt111.com LÀM QUEN VỚI CÁC DỤNG CỤ ĐO ĐỘ DÀI VÀ KHỐI LƯỢNG BẢNG SỐ LIỆU Đo kích thước trụ rỗng kim loại thước kẹp Độ xác thước kẹp: Khối lượng trụ rỗng: Lần đo 0.02 53.14 ± (mm ) 0.02 ∆𝐷(10−3 𝑚) 𝐷(10−3 𝑚) (10−3 𝑘𝑔) 𝑑(10−3 𝑚) ∆𝑑(10−3 𝑚) ℎ(10−3 𝑚) ∆ℎ(10−3 𝑚) 46.96 0.016 39.82 0.008 12.10 0.008 46.94 0.004 39.84 0.012 12.12 0.012 46.94 0.004 39.80 0.028 12.10 0.008 46.96 0.016 39.82 0.008 12.10 0.008 46.92 0.024 39.86 0.032 12.12 0.012 TB 𝐷 = 46.944 ∆𝐷 = 0.013 𝑑 = 39.828 ∆𝑑 = 0.018 Đo đường kính viên bi thép thước Panme Độ xác Panme: Lần đo 0.01 𝐷(10−3 𝑚) (mm ) ∆𝐷(10−3 𝑚) 16.00 0.004 16.00 0.004 16.01 0.006 16.01 0.006 16.00 0.004 Trung bình 𝐷= 16.004 ∆𝐷 = 0.005 dnk111 - 2013 ℎ = 12.108 ∆ℎ = 0.010 Trần Thiên Đức ductt111@gmail.com TNVL http://www.ductt111.com XỬ LÝ SỐ LIỆU Xác định thể tích trụ rỗng kim loại Sai số tuyệt đối phép đo đường kính D, d, h: ∆𝐷 = ∆𝐷 + ∆𝐷 𝑑𝑐 = 0.013 + 0.02 = 0.033 (10−3 𝑚) ∆𝑑 = ∆𝑑 + ∆𝑑 𝑑𝑐 = 0.018 + 0.02 = 0.038 = 0.038 (10−3 𝑚) ∆ℎ = ∆ℎ + ∆ℎ 𝑑𝑐 = 0.010 + 0.02 = 0.0300 = 0.030 (10−3 𝑚) Sai số tương đối thể tích V: 𝛿= ∆𝑉 ∆𝜋 𝐷 ∆𝐷 + 𝑑 ∆𝑑 ∆ℎ ∆𝜋 = + + = 𝑋𝑋𝑋 + = 2 𝑉 𝜋 𝜋 ℎ 𝐷 −𝑑 = 0.012 + ∆𝜋 𝜋 0.012 + 0.001 3.141 = 1.2% Đến bạn nghĩ việc mà phải dài dòng Nhưng bạn không cẩn thận dễ tính sai đoạn Sở dĩ ta không tính sai số tương đối số π ta phải xem giá trị số cộng với Khi biết số ta chọn cho sai số tương đối số pi nhỏ 1/10 số kia) Bây ta xét ví dụ để bạn dễ hình dung vấn đề tin 100% bạn chả hiểu câu ^_^ * Đầu tiên 1/10 giá trị 0.012 biết 0.0012 Too easy! * Sai số tương đối số π phải chọn cho nhỏ giá trị Nhưng làm để chọn, chẳng nhẽ lại mò cua bắt ốc hay đoán đại giá trị > hi sinh 200% :) * Sai số tương đối phụ thuộc vào độ xác số pi (bao nhiêu số sau dấu phẩy) 𝜋 = 3.141592654 … * Chúng ta xét bảng sau để xem sai số tương đối số pi thay đổi ta chọn độ theo dấu phẩy 𝜋 3.1 3.14 3.141 3.1415 3.14159 ∆𝜋 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 0.00003 0.00000 ∆𝜋 𝜋 0.33333 0.03226 0.00318 0.00032 dnk111 - 2013 Trần Thiên Đức ductt111@gmail.com TNVL http://www.ductt111.com Như lấy xác pi sai số tương đối giảm nhiêu Ở so sánh với giá trị 0.0012 ta thấy phải lấy pi xác tối thiểu số sau dấu phẩy (tất nhiên chọn nhiều tốt không thiết cụ có câu "Giết gà cần đến dao mổ trâu" Ta cần chọn giá trị tối thiểu ok) Ở dễ thấy sai số pi gần không ảnh hưởng gỉ đến sai số tương đối đại lượng đo Giá trị trung bình thể tích V: 𝑉= 𝜋 𝐷 − 𝑑2 ℎ = 𝑋𝑋𝑋 = (10−9 𝑚3 ) 5871 Tính sai số tuyệt đối thể tích V: 70 ∆𝑉 = 𝛿 𝑉 = 𝑋𝑋𝑋 = (10−9 𝑚3 ) Kết phép đo: 𝑉 = 𝑉 ± ∆𝑉 = 𝑋𝑋𝑋 = 5871 ± 70 (10−9 𝑚3 ) = 587 ± (10−8 𝑚3 ) Xác định khối lượng riêng trụ rỗng kim loại Sai số tương đối khối lượng riêng: 𝛿𝜌 = ∆𝑚 ∆𝑉 + = 𝑋𝑋𝑋 = 𝑚 𝑉 1.2% Giá trị trung bình khối lượng riêng: 𝜌= 𝑚 = 𝑋𝑋𝑋 = 𝑉 (𝑘𝑔/𝑚3 ) 9051.27 = 9.05 Sai số tuyệt đối khối lượng riêng: ∆𝜌 = 𝛿 𝜌 = 𝑋𝑋𝑋 = 0.11 (103 𝑘𝑔/𝑚3 ) Kết phép đo khối lượng riêng trụ rỗng kim loại: 𝜌 = 𝜌 ± ∆𝜌 = 9.05 ± 0.11 0.01 + 0.005 (103 𝑘𝑔/𝑚3 ) Xác định thể tích viên bi thép: Sai số đường kính D (đo trực tiếp): ∆𝐷 = ∆𝐷 𝑑𝑐 + ∆𝐷 = Sai số tương đối thể tích V dnk111 - 2013 = 0.015 (10−3 𝑚) (103 𝑘𝑔/𝑚3 ) Trần Thiên Đức ductt111@gmail.com 𝛿= TNVL http://www.ductt111.com ∆𝑉 ∆𝜋 ∆𝐷 ∆𝜋 = + = + 𝑋𝑋𝑋 = 𝑉 𝜋 𝜋 𝐷 ∆𝜋 𝜋 + 0.0028 0.0001 3.1415 = + 0.0028 = 0.28% Từ hai kết sai số tương đối, điều dễ nhận thấy sai số số pi không ảnh hưởng đến sai số đại lượng cần đo đạc Giá trị trung bình thể tích V 𝑉 = 𝜋𝐷 = 𝑋𝑋𝑋 = 2146 (10−9 𝑚3 ) Sai số tuyệt đối thể tích V ∆𝑉 = 𝛿 𝑉 = 𝑋𝑋𝑋 = (10−9 𝑚3 ) Kết phép đo thể tích V viên bi thép: 𝑉 = 𝑉 ± ∆𝑉 = 𝑋𝑋𝑋 = 2146 ± (10−9 𝑚3 ) P/S: TẤT CẢ NHỮNG CHỖ XXX CÁC BẠN PHẢI GHI CHI TIẾT CÁC SỐ RA NHÉ => ĐỪNG CÓ MÀ VÁC NGUYÊN XXX VÀO BÀI BÁO CÁO *_* CẢM ƠN BẠN SINH VIÊN ĐÃ GỬI SỐ LIỆU CHO TÔI BÀI NÀY CHẮC CHẮN LÀ BÀI XỬ LÝ SỐ LIỆU IMBA NHẤT TRONG LẦN NÀY TUY NHIÊN, NẾU CÁC BẠN LÀM THÀNH THẠO ĐƯỢC PHẦN XỬ LÝ SỐ LIỆU BÀI NÀY THÌ NHỮNG BÀI SAU CHỈ LÀ CHUYỆN TRẺ CON VÌ THẾ, CÁC BẠN NÊN CỐ GĂNG NGHIÊN CỨU VÀ TÌM HIỂU KỸ VỀ BÀI NÀY CHÚC CÁC BẠN HOÀN THÀNH TỐT BÀI NÀY ^.^ dnk111 - 2013 ... http://ductt111.com V2014 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI Tên bài: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC VẬT LÝ – XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG Nhận xét: - Thí nghiệm liên quan tới kiến thức bạn học chương trình vật lý lớp 12... http://ductt111.com V2014 P/S: Nói chung chả có khó đâu Cứ làm theo hướng dẫn 99% bạn qua % không qua không làm theo hướng dẫn không thí nghiệm  Xử lý số liệu: - Khá dễ bạn đọc sai số  việc tính toán điền... Xử lý số liệu: - Đối với nhóm làm xử lý số liệu vấn đề chưa có kinh nghiệm thiết lập công thức sai số vô ảo Ảo đến mức mà nhiều không để ý tính nhầm Nhưng không lo có báo cáo mẫu hướng dẫn xử lý