Bagian situs
Pilihan Editor:
- Saya bermimpi mencuci tangan. Cuci tangan Anda dengan air bersih. Buku mimpi ajaib Dalam mimpi, mengapa anda bermimpi tentang Sabun?
- Mengapa Anda bermimpi tentang kaus kaki baru dengan warna berbeda?
- Nelya: nama lengkap dan artinya
- Mengapa orang mabuk bermimpi : tafsir mimpi Jika anda memimpikan orang mabuk
- Mengapa bermimpi menyetrika lembaran dengan setrika?
- Lonceng pengasingan Lonceng Uglich
- Legenda urban: Jembatan Anichkov, kuda, Klodt Mengapa ada kuda di Jembatan Anichkov
- Cara menyewa kamar tanpa masalah: tips bermanfaat Tempat menyewa kamar
- Festival Hari Borodin 2017 berlangsung di wilayah Mozhaisk Lapangan Borodino 2 3 September
- Rahasia harta karun kuno Harta rahasia
Periklanan
Contoh pekerjaan laboratorium. Laboratorium fisika visual bekerja di universitas fisika |
Pekerjaan laboratorium No.1 Pergerakan suatu benda dalam lingkaran di bawah pengaruh gravitasi dan elastisitas. Tujuan pekerjaan: periksa keabsahan hukum kedua Newton untuk gerak suatu benda dalam lingkaran di bawah pengaruh beberapa benda. 1) berat, 2) benang, 3) tripod dengan sambungan dan cincin, 4) selembar kertas, 5) pita pengukur, 6) jam dengan jarum detik. Latar belakang teoritis Pengaturan eksperimental terdiri dari beban yang diikatkan pada benang ke cincin tripod (Gbr. 1). Di atas meja di bawah pendulum ada selembar kertas yang di atasnya digambar sebuah lingkaran dengan jari-jari 10 cm TENTANG lingkaran terletak vertikal di bawah titik suspensi KE bandul. Ketika beban bergerak sepanjang lingkaran yang digambarkan pada lembaran, benang menggambarkan permukaan berbentuk kerucut. Itu sebabnya pendulum seperti itu disebut berbentuk kerucut Mari kita proyeksikan (1) ke sumbu koordinat X dan Y. (X), (2) (kamu), (3) dimana adalah sudut yang dibentuk benang dengan vertikal. Mari kita nyatakan dari persamaan terakhir dan substitusikan ke persamaan (2). Kemudian Jika periode sirkulasi T bandul pada lingkaran berjari-jari K diketahui dari data eksperimen, maka Periode peredaran dapat ditentukan dengan mengukur waktu T , di mana pendulum bergerak N rpm: Seperti yang dapat dilihat dari Gambar 1, , (7) Gambar.1 Gambar.2 Di mana h =OK – jarak dari titik suspensi KE ke tengah lingkaran TENTANG . Dengan memperhatikan rumus (5) – (7), persamaan (4) dapat direpresentasikan dalam bentuk . (8) Rumus (8) merupakan akibat langsung dari hukum kedua Newton. Jadi, cara pertama untuk memverifikasi validitas hukum kedua Newton adalah dengan melakukan verifikasi eksperimental identitas ruas kiri dan kanan persamaan (8). Gaya tersebut memberikan percepatan sentripetal pada pendulum Dengan memperhatikan rumus (5) dan (6), hukum kedua Newton berbentuk . (9) Memaksa F diukur dengan menggunakan dinamometer. Pendulum ditarik menjauh dari posisi setimbangnya dengan jarak yang sama dengan jari-jari lingkaran R , dan lakukan pembacaan dinamometer (Gbr. 2) Muat massa M diasumsikan diketahui. Oleh karena itu, cara lain untuk memverifikasi validitas hukum kedua Newton adalah dengan melakukan verifikasi eksperimental identitas ruas kiri dan kanan persamaan (9). urutan pekerjaan Rakit pengaturan percobaan (lihat Gambar 1), pilih panjang pendulum sekitar 50 cm. Di selembar kertas, gambarlah sebuah lingkaran dengan jari-jari R = 10 cm. Tempatkan lembaran kertas sedemikian rupa sehingga pusat lingkaran berada di bawah titik suspensi vertikal pendulum. Ukur jaraknya H antara titik suspensi KE dan pusat lingkaran TENTANG pita pengukur. jam = 5. Gerakkan pendulum berbentuk kerucut sepanjang lingkaran yang digambar dengan kecepatan konstan. Ukur waktu T , di mana pendulum bergerak N = 10 putaran. T = 6. Hitung percepatan sentripetal beban Menghitung Kesimpulan. Pekerjaan laboratorium No.2 Memeriksa hukum Boyle-Mariotte Tujuan pekerjaan: secara eksperimental menguji hukum Boyle – Mariotte dengan membandingkan parameter gas dalam dua keadaan termodinamika. Peralatan, alat ukur: 1) alat untuk mempelajari hukum gas, 2) barometer (satu per kelas), 3) tripod laboratorium, 4) selembar kertas grafik berukuran 300*10 mm, 5) pita pengukur. Latar belakang teoritis Hukum Boyle – Mariotte menentukan hubungan antara tekanan dan volume gas dengan massa tertentu pada suhu gas konstan. Untuk memastikan hukum atau kesetaraan ini adil (1) cukup ukur tekanannyaP 1 , P 2 gas dan volumenyaV 1 , V 2 masing-masing pada keadaan awal dan akhir. Peningkatan keakuratan pemeriksaan hukum dicapai dengan mengurangkan hasil kali dari kedua ruas persamaan (1). Maka rumus (1) akan terlihat seperti ini (2) atau (3) Alat untuk mempelajari hukum gas terdiri dari dua buah tabung kaca berukuran panjang 1 dan 2 50 cm, dihubungkan satu sama lain dengan selang karet sepanjang 3 1 m, pelat dengan klem 4 berukuran 300*50*8 mm dan sumbat 5 (Gbr. 2). 1, a). Sepotong kertas grafik ditempelkan pada pelat 4 di antara tabung kaca. Tabung 2 dilepas dari dasar perangkat, diturunkan dan dipasang di kaki tripod 6. Selang karet diisi air. Tekanan atmosfer diukur dengan barometer dalam mm Hg. Seni. Ketika tabung bergerak dipasang pada posisi awal (Gbr. 1, b), volume silinder gas dalam tabung tetap 1 dapat dicari dengan menggunakan rumus , (4) Di mana S – luas penampang tabung pertama Tekanan awal gas di dalamnya, dinyatakan dalam mm Hg. Art., terdiri dari tekanan atmosfer dan tekanan kolom air dengan ketinggian di tabung 2: mmHg. (5). dimana selisih ketinggian air di dalam tabung (dalam mm). Rumus (5) memperhitungkan bahwa massa jenis air 13,6 kali lebih kecil dari massa jenis air raksa. Ketika tabung 2 diangkat dan dipasang pada posisi akhirnya (Gbr. 1, c), volume gas dalam tabung 1 berkurang: (6) dimana adalah panjang kolom udara pada tabung tetap 1. Tekanan gas akhir ditentukan dengan rumus mm. rt. Seni. (7) Mengganti parameter gas awal dan akhir ke dalam rumus (3) memungkinkan kita untuk merepresentasikan hukum Boyle – Mariotte dalam bentuk (8) Jadi, pemeriksaan keabsahan hukum Boyle–Mariotte dilakukan dengan verifikasi eksperimental identitas bagian persamaan L 8 kiri dan P 8 kanan (8). Perintah kerja 7. Ukur perbedaan ketinggian air di dalam tabung. Angkat tabung bergerak 2 lebih tinggi lagi dan kencangkan (lihat Gambar 1, c). Ulangi pengukuran panjang kolom udara pada tabung 1 dan selisih ketinggian air pada tabung. Catat pengukuran Anda. 10. Ukur Tekanan atmosfer barometer. 11.Hitung ruas kiri persamaan (8). Hitung ruas kanan persamaan (8). 13. Periksa kesetaraan (8) KESIMPULAN: Pekerjaan laboratorium No.4 Investigasi koneksi campuran konduktor Tujuan pekerjaan : mempelajari secara eksperimental karakteristik sambungan campuran konduktor. Peralatan, alat ukur: 1) catu daya, 2) kunci, 3) rheostat, 4) amperemeter, 5) voltmeter, 6) kabel penghubung, 7) tiga resistor wirewound dengan resistansi 1 Ohm, 2 Ohm, dan 4 Ohm. Latar belakang teoritis Banyak rangkaian listrik yang menggunakan sambungan konduktor campuran, yaitu gabungan sambungan seri dan paralel. Koneksi resistensi campuran yang paling sederhana = 1 Ohm, = 2 Ohm, = 4 Ohm. a) Resistor R 2 dan R 3 dihubungkan secara paralel, sehingga hambatan antara titik 2 dan 3 b) Selain itu, kapan koneksi paralel total arus yang mengalir ke simpul 2 sama dengan jumlah arus yang keluar dari simpul tersebut. c) Mengingat adanya resistensiR 1 dan resistansi ekivalen dihubungkan secara seri. , (3) dan hambatan total rangkaian antara titik 1 dan 3. .(4) Rangkaian listrik untuk mempelajari ciri-ciri sambungan campuran konduktor terdiri dari sumber listrik 1, dimana rheostat 3, ammeter 4 dan sambungan campuran tiga resistor kawat R 1, R 2 dan R 3 dihubungkan melalui saklar 2. Voltmeter 5 mengukur tegangan antara pasangan titik yang berbeda dalam rangkaian. Skema rangkaian listrik ditunjukkan pada Gambar 3. Pengukuran arus dan tegangan selanjutnya pada rangkaian listrik akan memungkinkan Anda untuk memeriksa hubungan (1) – (4). Pengukuran saat iniSAYAmengalir melalui resistorR1, dan kesetaraan potensial di dalamnya memungkinkan Anda menentukan resistansi dan membandingkannya dengan nilai tertentu. . (5) Hambatan dapat dicari dari hukum Ohm dengan mengukur beda potensial dengan voltmeter: .(6) Hasil ini dapat dibandingkan dengan nilai yang diperoleh dari rumus (1). Validitas rumus (3) diperiksa dengan pengukuran tambahan menggunakan voltmeter tegangan (antara titik 1 dan 3). Pengukuran ini juga memungkinkan Anda memperkirakan resistansi (antara titik 1 dan 3). .(7) Nilai eksperimen resistansi yang diperoleh dari rumus (5) – (7) harus memenuhi hubungan 9;) untuk sambungan campuran konduktor tertentu. Perintah kerja Merakit rangkaian listrik 3. Catat hasil pengukuran saat ini. 4. Hubungkan voltmeter ke titik 1 dan 2 dan ukur tegangan antara titik-titik tersebut. 5. Catat hasil pengukuran tegangan 6. Hitung hambatannya. 7. Tuliskan hasil pengukuran hambatan = dan bandingkan dengan hambatan resistor = 1 Ohm 8. Hubungkan voltmeter ke titik 2 dan 3 dan ukur tegangan antara titik-titik tersebut periksa validitas rumus (3) dan (4). Ohm Kesimpulan: Kami secara eksperimental mempelajari karakteristik sambungan konduktor campuran. Mari kita periksa: Tugas tambahan. Pastikan saat menghubungkan konduktor secara paralel, persamaannya benar: Ohm Ohm kursus ke-2. Pekerjaan laboratorium No.1 Studi tentang fenomena induksi elektromagnetik Tujuan pekerjaan: buktikan secara eksperimental aturan Lenz, yang menentukan arah arus selama induksi elektromagnetik. Peralatan, alat ukur: 1) magnet berbentuk busur, 2) kumparan-kumparan, 3) miliammeter, 4) magnet strip. Latar belakang teoritis Menurut hukum induksi elektromagnetik (atau hukum Faraday-Maxwell), ggl induksi elektromagnetik E Saya dalam loop tertutup secara numerik sama dan berlawanan tanda dengan laju perubahan fluks magnet F melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur ini. E saya = - ' Untuk menentukan tanda ggl induksi (dan, karenanya, arah arus induksi) dalam rangkaian, arah ini dibandingkan dengan arah bypass rangkaian yang dipilih. Arah arus induksi (serta besarnya ggl induksi) dianggap positif jika bertepatan dengan arah bypass rangkaian yang dipilih, dan dianggap negatif jika berlawanan dengan arah bypass rangkaian yang dipilih. Mari kita gunakan hukum Faraday – Maxwell untuk menentukan arah arus induksi pada kumparan kawat melingkar dengan luas S 0 . Mari kita asumsikan hal itu pada momen awal T 1 =0 induksi Medan gaya di daerah kumparan adalah nol. Pada saat berikutnya T 2 = kumparan bergerak ke daerah medan magnet yang induksinya diarahkan tegak lurus bidang kumparan ke arah kita (Gbr. 1 b) Untuk arah melintasi kontur, kita memilih arah searah jarum jam. Menurut aturan gimlet, vektor luas kontur akan diarahkan menjauhi kita tegak lurus terhadap luas kontur. Fluks magnet yang menembus rangkaian pada posisi awal kumparan adalah nol (=0): Fluks magnet pada posisi akhir kumparan Perubahan fluks magnet per satuan waktu Artinya ggl induksi menurut rumus (1) akan positif: E saya = Artinya arus induksi pada rangkaian akan diarahkan searah jarum jam. Oleh karena itu, menurut aturan gimlet untuk arus loop, induksi intrinsik pada sumbu kumparan tersebut akan diarahkan melawan induksi medan magnet luar. Menurut aturan Lenz, arus induksi dalam rangkaian mempunyai arah sedemikian rupa sehingga fluks magnet yang ditimbulkannya melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian mencegah perubahan fluks magnet yang menyebabkan arus tersebut. Arus induksi juga diamati ketika medan magnet luar diperkuat pada bidang kumparan tanpa menggerakkannya. Misalnya, ketika magnet strip bergerak dalam kumparan, medan magnet luar dan fluks magnet yang menembusnya meningkat. Arah lintasan jalur F 1 F 2 saya (tanda) (misalnya) saya A B 1 S 0 B 2 S 0 -(B 2 –B 1)S 0<0 15 mA Perintah kerja 1. Hubungkan kumparan 2 (lihat Gambar 3) ke klem miliammeter. 2. Masukkan kutub utara magnet berbentuk busur ke dalam kumparan sepanjang porosnya. Pada percobaan selanjutnya, pindahkan kutub magnet ke sisi kumparan yang sama, yang posisinya tidak berubah. Periksa konsistensi hasil eksperimen dengan Tabel 1. 3. Lepaskan kutub utara magnet busur dari kumparan. Sajikan hasil percobaan dalam tabel. Arah lintasan jalur mengukur indeks bias kaca menggunakan pelat bidang sejajar. Peralatan, alat ukur: 1) pelat bidang sejajar dengan tepi miring, 2) penggaris ukur, 3) persegi siswa. Latar belakang teoritis Cara mengukur indeks bias dengan menggunakan pelat bidang sejajar didasarkan pada kenyataan bahwa sinar yang melewati pelat bidang sejajar keluar sejajar dengan arah datang. Menurut hukum bias, indeks bias medium Untuk menghitung dan pada selembar kertas, gambarlah dua garis lurus sejajar AB dan CD dengan jarak 5-10 mm satu sama lain dan letakkan pelat kaca di atasnya sehingga tepi sejajarnya tegak lurus terhadap garis tersebut. Dengan susunan pelat ini, garis lurus sejajar tidak bergeser (Gbr. 1, a). Tempatkan mata setinggi meja dan, mengikuti garis lurus AB dan CD melalui kaca, putar pelat mengelilingi sumbu vertikal berlawanan arah jarum jam (Gbr. 1, b). Rotasi dilakukan hingga berkas QC tampak merupakan kelanjutan dari BM dan MQ. Untuk mengolah hasil pengukuran, jiplak kontur pelat dengan pensil dan keluarkan dari kertas. Melalui titik M tariklah garis tegak lurus O 1 O 2 pada permukaan sejajar pelat dan garis lurus MF. Kemudian ruas-ruas yang sama panjang ME 1 = ML 1 diletakkan pada garis lurus BM dan MF dan garis tegak lurus L 1 L 2 dan E 1 E 2 diturunkan dengan menggunakan persegi dari titik E 1 dan L 1 ke garis lurus O 1 O 2 . Dari segitiga siku-siku L a) terlebih dahulu arahkan muka sejajar pelat tegak lurus terhadap AB dan CD. Pastikan garis sejajar tidak bergerak. b) letakkan mata Anda setinggi meja dan, ikuti garis AB dan CD melalui kaca, putar pelat mengelilingi sumbu vertikal berlawanan arah jarum jam sampai sinar QC tampak merupakan kelanjutan dari BM dan MQ. 2. Jiplak garis luar piring dengan pensil, lalu keluarkan dari kertas. 3. Melalui titik M (lihat Gambar 1,b), dengan menggunakan persegi, gambarlah garis tegak lurus O 1 O 2 pada permukaan sejajar pelat dan garis lurus MF (lanjutan MQ). 4. Dengan pusat di titik M, gambarlah sebuah lingkaran dengan jari-jari sembarang, tandai titik L 1 dan E 1 pada garis lurus BM dan MF (ME 1 = ML 1) 5. Dengan menggunakan persegi, turunkan garis tegak lurus dari titik L 1 dan E 1 ke garis O 1 O 2. 6. Ukur panjang ruas L 1 L 2 dan E 1 E 2 dengan penggaris. 7. Hitung indeks bias kaca menggunakan rumus 2. (Semua bekerja pada mekanik) Pembiasaan dengan beberapa metode pengukuran fisika dan perhitungan kesalahan pengukuran menggunakan contoh penentuan massa jenis benda padat yang bentuknya beraturan. Tentukan momen inersia roda gila (silang dengan beban); menentukan ketergantungan momen inersia pada distribusi massa relatif terhadap sumbu rotasi; menentukan momen gaya yang menyebabkan roda gila berputar; tentukan nilai percepatan sudut yang sesuai. Penentuan momen inersia suatu benda dengan metode getaran puntir menggunakan suspensi trifilar; verifikasi teorema Steiner. Penentuan kecepatan terbang suatu “peluru” menggunakan pendulum balistik torsional dan fenomena tumbukan inelastis mutlak berdasarkan hukum kekekalan momentum sudut Penentuan percepatan gravitasi, pengurangan panjang, posisi pusat gravitasi dan momen inersia bandul semesta. Periksa hukum kekekalan energi dalam mekanika; tentukan momen inersia bandul tersebut. Penentuan percepatan jatuh bebas. Penentuan momen gaya tahanan “efektif” untuk pergerakan beban Verifikasi eksperimental persamaan dasar dinamika gerak rotasi benda tegar pada sumbu tetap. Penentuan momen inersia bandul Oberbeck pada berbagai posisi beban. Penentuan momen gaya tahanan “efektif” untuk pergerakan beban. Membuat gambaran medan elektrostatis kapasitor datar dan silinder menggunakan permukaan ekuipotensial dan garis medan; perbandingan nilai tegangan percobaan antara salah satu pelat kapasitor dan permukaan ekuipotensial dengan nilai teoritisnya. Mempelajari ketergantungan beda potensial pada bagian rangkaian yang mengandung EMF terhadap kuat arus; perhitungan EMF dan impedansi bagian ini. Tentukan resistansi ohmik dan induktif kumparan dan resistansi kapasitif kapasitor; periksa hukum Ohm untuk arus bolak-balik dengan elemen rangkaian yang berbeda Pengenalan kisi difraksi transparan, penentuan panjang gelombang spektrum suatu sumber cahaya (lampu pijar). Studi ketergantungan: kerapatan spektral luminositas energi benda yang benar-benar hitam terhadap suhu di dalam tungku; tegangan pada termokopel dari suhu di dalam tungku menggunakan termokopel. Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia Institusi Pendidikan Anggaran Negara Federal untuk Pendidikan Profesi Tinggi "Universitas Teknik Negeri Tambov" V.B. VYAZOVOV, O.S. DMITRIEV. A A. EGOROV, S.P. KUDRYAVTSEV, A.M. PODCAURO MEKANIKA. OSILASI DAN GELOMBANG. HIDRODINAMIKA. ELEKTROSTATIKA Lokakarya untuk siswa paruh waktu tahun pertama dan tahun kedua paruh waktu semua spesialisasi teknik dan teknis Rumah Penerbitan Tambov FSBEI HPE "TSTU" UDC 53(076.5) PENINJAU: Doktor Ilmu Fisika dan Matematika, Profesor, Ketua. Departemen Fisika Umum, Lembaga Pendidikan Anggaran Negara Federal Pendidikan Profesi Tinggi "TSU dinamai. G.R. Derzhavin" V.A. Fedorov Presiden Pusat Nobel Informasi Internasional (IINC), Doktor Ilmu Teknik, Profesor V.M. Tyutyunnik Vyazovov, V.B. B991 Fisika. Mekanika. Osilasi dan gelombang. Hidrodinamika. Elektrostatika: bengkel / V.B. Vyazovov, O.S. Dmitriev, A.A. Egorov, S.P. Kudryavtsev, A.M. Podkauro. – Tambov: Rumah Penerbitan Lembaga Pendidikan Anggaran Negara Federal untuk Pendidikan Profesional Tinggi "TSTU", 2011. – 120 hal. – 150 eksemplar. – ISBN 978-5-8265-1071-1. Berisi topik, tugas dan rekomendasi metodologis untuk melakukan pekerjaan laboratorium dalam lingkup kursus, memfasilitasi asimilasi, konsolidasi materi yang dibahas dan pengujian pengetahuan. Dirancang untuk mahasiswa paruh waktu tahun pertama dan paruh waktu tahun kedua dari semua spesialisasi teknik dan teknis. UDC 53(076.5) PERKENALAN Fisika adalah ilmu pasti. Hal ini didasarkan pada eksperimen. Dengan bantuan eksperimen, ketentuan teoritis ilmu fisika diuji, dan terkadang menjadi dasar penciptaan teori baru. Eksperimen ilmiah berasal dari Galileo. Ilmuwan besar Italia Galileo Galilei (1564 - 1642), yang melemparkan bola besi dan kayu berukuran sama dari menara miring di Pisa, membantah ajaran Aristoteles tentang proporsionalitas kecepatan benda jatuh terhadap gravitasi. Bagi Galileo, bola jatuh ke dasar menara hampir bersamaan, dan dia menghubungkan perbedaan kecepatan dengan hambatan udara. Eksperimen ini memiliki signifikansi metodologis yang besar. Di dalamnya, Galileo dengan jelas menunjukkan bahwa untuk memperoleh kesimpulan ilmiah dari pengalaman, perlu untuk menghilangkan keadaan-keadaan sekunder yang menghalangi diperolehnya jawaban atas pertanyaan yang diajukan tentang alam. Seseorang harus dapat melihat hal utama dalam pengalaman untuk mengabstraksikan fakta-fakta yang tidak penting untuk suatu fenomena tertentu. Oleh karena itu, Galileo mengambil benda dengan bentuk dan ukuran yang sama untuk mengurangi pengaruh gaya hambat. Dia terganggu oleh keadaan lain yang tak terhitung jumlahnya: keadaan cuaca, keadaan pelaku eksperimen itu sendiri, suhu, komposisi kimiawi dari benda-benda yang dibuang, dll. Eksperimen sederhana Galileo pada dasarnya adalah awal sebenarnya dari ilmu eksperimental. Tetapi ilmuwan terkemuka seperti Galileo, Newton, Faraday adalah ilmuwan brilian yang mempersiapkan eksperimennya sendiri, membuat instrumen untuknya, dan tidak menjalani kerja praktek laboratorium di universitas. Dia tidak ada di sana. Perkembangan ilmu fisika, teknologi, dan industri pada pertengahan abad kesembilan belas memunculkan kesadaran akan pentingnya pelatihan fisikawan. Pada saat ini, laboratorium fisik didirikan di negara-negara maju di Eropa dan Amerika, dan para ilmuwan terkenal menjadi pemimpinnya. Jadi, di Laboratorium Cavendish yang terkenal, direktur pertama adalah pendiri teori elektromagnetik, James Clerk Maxwell. Laboratorium-laboratorium ini menyediakan kerja praktek fisika wajib, dan kerja praktek laboratorium pertama muncul, di antaranya kerja praktek Kohlrausch yang terkenal di Universitas Berlin, Glazebrook dan Shaw di Laboratorium Cavendish. Lokakarya instrumen fisik sedang dibuat Dan peralatan laboratorium. Lokakarya laboratorium juga diperkenalkan di institusi teknis yang lebih tinggi. Masyarakat melihat pentingnya pelatihan fisika eksperimental dan teoretis bagi fisikawan dan insinyur. Sejak saat itu, pelatihan praktik fisik telah menjadi bagian wajib dan integral dari program pelatihan bagi mahasiswa ilmu alam dan spesialisasi teknik di semua perguruan tinggi. Sayangnya, perlu dicatat bahwa di zaman kita, meskipun penyediaan laboratorium fisika di universitas-universitas tampak makmur, lokakarya ternyata tidak mencukupi untuk universitas teknik, terutama universitas provinsi. Menyalin pekerjaan laboratorium departemen fisika universitas ibu kota dengan universitas teknik provinsi adalah hal yang mustahil karena kurangnya dana dan jumlah jam yang dialokasikan. Baru-baru ini, terdapat kecenderungan untuk meremehkan pentingnya peran fisika dalam pelatihan insinyur. Jumlah jam perkuliahan dan laboratorium dikurangi. Pendanaan yang tidak mencukupi membuat tidak mungkin untuk menggelar sejumlah kompleks Dan pekerjaan bengkel yang mahal. Menggantinya dengan kerja virtual tidak memberikan efek pembelajaran yang sama dengan kerja langsung pada instalasi di laboratorium. Lokakarya yang diusulkan merangkum pengalaman bertahun-tahun dalam melakukan pekerjaan laboratorium di Universitas Teknik Negeri Tambov. Workshopnya meliputi teori kesalahan pengukuran, praktikum mekanika, getaran dan gelombang, hidrodinamika dan elektrostatika. Penulis berharap publikasi yang diusulkan akan mengisi kesenjangan dalam menyediakan literatur metodologis bagi institusi pendidikan tinggi teknik. 1. TEORI KESALAHAN PENGUKURAN KUANTITAS FISIK Fisika didasarkan pada pengukuran. Mengukur suatu besaran fisis berarti membandingkannya dengan besaran homogen yang dijadikan satuan pengukuran. Misalnya, kita membandingkan massa suatu benda dengan massa suatu beban, yang merupakan salinan kasar dari standar massa yang disimpan di Kamar Berat dan Ukuran di Paris. Pengukuran langsung (segera) adalah pengukuran di mana kita memperoleh nilai numerik dari besaran yang diukur dengan menggunakan instrumen yang dikalibrasi dalam satuan besaran yang diukur. Namun perbandingan tersebut tidak selalu dilakukan secara langsung. Dalam kebanyakan kasus, bukan besaran yang menarik perhatian kita yang diukur, tetapi besaran lain yang terkait dengannya melalui hubungan dan pola tertentu. Dalam hal ini, untuk mengukur besaran yang diperlukan, terlebih dahulu perlu diukur beberapa besaran lain yang nilainya menentukan nilai besaran yang diinginkan dengan perhitungan. Pengukuran ini disebut tidak langsung. Pengukuran tidak langsung terdiri dari pengukuran langsung terhadap satu atau lebih besaran yang dikaitkan dengan besaran yang ditentukan oleh hubungan kuantitatif, dan perhitungan besaran yang ditentukan dari data tersebut. Misalnya, volume silinder dihitung dengan rumus: V = π D 2 N, dimana D dan H diukur dengan metode langsung (kaliper vernier). 4 Proses pengukuran, bersama dengan pencarian nilai yang diinginkan, mengandung kesalahan pengukuran. Ada banyak alasan terjadinya kesalahan pengukuran. Kontak antara objek pengukuran dan instrumen menyebabkan deformasi objek dan akibatnya ketidakakuratan pengukuran. Perangkat itu sendiri tidak bisa sepenuhnya akurat. Keakuratan pengukuran dipengaruhi oleh kondisi eksternal seperti suhu, tekanan, kelembaban, getaran, kebisingan, keadaan pelaku eksperimen itu sendiri dan banyak alasan lainnya. Tentu saja kemajuan teknologi akan meningkatkan instrumen dan menjadikannya lebih akurat. Namun, ada batasan untuk meningkatkan akurasi. Diketahui bahwa di dunia mikro berlaku prinsip ketidakpastian, yang membuat mustahil untuk mengukur koordinat dan kecepatan suatu benda secara akurat secara bersamaan. Seorang insinyur modern harus mampu memperkirakan kesalahan hasil pengukuran. Oleh karena itu, banyak perhatian diberikan pada pengolahan hasil pengukuran. Keakraban dengan metode dasar penghitungan kesalahan adalah salah satu tugas penting bengkel laboratorium. Kesalahan dibagi menjadi sistematis, kesalahan dan acak. Sistematis Kesalahan adalah kesalahan besar yang disebabkan oleh kesalahan pelaku eksperimen atau kerusakan peralatan. Kesalahan serius harus dihindari. Jika ditentukan bahwa hal tersebut telah terjadi, pengukuran terkait harus dibuang. Kesalahan acak. Mengulangi pengukuran yang sama berkali-kali, Anda akan melihat bahwa seringkali hasilnya tidak sama persis satu sama lain. Kesalahan yang mengubah besaran dan tanda dari percobaan ke percobaan disebut acak. Kesalahan acak terjadi secara tidak sengaja oleh pelaku eksperimen karena ketidaksempurnaan indera, faktor eksternal yang acak, dll. Jika kesalahan setiap pengukuran pada dasarnya tidak dapat diprediksi, maka kesalahan tersebut secara acak mengubah nilai besaran yang diukur. Kesalahan acak bersifat statistik dan dijelaskan oleh teori probabilitas. Kesalahan ini hanya dapat dinilai dengan menggunakan pemrosesan statistik dari beberapa pengukuran kuantitas yang diinginkan. KESALAHAN PENGUKURAN LANGSUNG Kesalahan acak. Matematikawan Jerman, Gauss, memperoleh hukum distribusi normal, yang mengatur kesalahan acak. Metode Gaussian dapat diterapkan pada sejumlah besar pengukuran. Untuk jumlah pengukuran yang terbatas, kesalahan pengukuran ditemukan dari distribusi Student. Dalam pengukuran kita berusaha untuk menemukan nilai sebenarnya dari suatu besaran, yang merupakan hal yang mustahil. Namun dari teori kesalahan disimpulkan bahwa nilai rata-rata aritmatika pengukuran cenderung terhadap nilai sebenarnya dari besaran yang diukur. Jadi kita melakukan N pengukuran nilai X dan memperoleh serangkaian nilai: X 1, X 2, X 3, ..., X i. Nilai rata-rata aritmatika X akan sama dengan: ∑X saya X = saya = 0. Mari kita cari kesalahan pengukuran dan kemudian hasil sebenarnya dari pengukuran kita akan terletak pada interval: nilai rata-rata kuantitas ditambah kesalahan - nilai rata-rata dikurangi kesalahan. Ada kesalahan pengukuran absolut dan relatif. Kesalahan mutlak sebutkan selisih antara nilai rata-rata suatu besaran dan nilai yang diperoleh dari pengalaman.
Rata-rata kesalahan mutlak sama dengan rata-rata aritmatika kesalahan mutlak: ∑X saya
tingkat kesalahan dengan nilai rata-rata besaran yang diukur X. Kesalahan ini biasanya diambil sebagai persentase: E = X 100%. Root mean square error atau deviasi kuadrat dari nilai mean aritmatika dihitung dengan menggunakan rumus:
di mana N adalah jumlah pengukuran. Dengan jumlah pengukuran yang sedikit, kesalahan acak absolut dapat dihitung melalui akar rata-rata kesalahan kuadrat S dan koefisien tertentu τ α (N), yang disebut koefisien Ent siswa: X s = τ α , N S . Koefisien Student bergantung pada banyaknya pengukuran N dan koefisien reliabilitas α. Di meja Gambar 1 menunjukkan ketergantungan koefisien Student pada jumlah pengukuran pada nilai koefisien reliabilitas yang tetap. Koefisien reliabilitas α adalah probabilitas dimana nilai sebenarnya dari nilai yang diukur berada dalam interval kepercayaan. Interval kepercayaan [ X rata-rata − X ; X cp + X ] adalah antar bilangan sebuah poros di mana nilai sebenarnya dari besaran yang diukur jatuh dengan probabilitas tertentu. Jadi, koefisien Student adalah angka dimana kesalahan kuadrat rata-rata harus dikalikan untuk menjamin keandalan hasil yang ditentukan untuk sejumlah pengukuran tertentu. Semakin besar reliabilitas yang diperlukan untuk sejumlah pengukuran tertentu, semakin besar pula koefisien Studentnya. Sebaliknya, semakin besar jumlah pengukuran, semakin rendah koefisien Student untuk suatu reliabilitas tertentu. Dalam pekerjaan laboratorium bengkel kami, kami berasumsi bahwa keandalan diberikan dan sama dengan 0,95. Nilai numerik koefisien Student pada reliabilitas ini untuk jumlah pengukuran yang berbeda diberikan dalam Tabel. 1. Tabel 1
yang dilakukan dengan metode yang sama, dalam kondisi yang sama dan dengan tingkat kehati-hatian yang sama. Kesalahan sistematis. Kesalahan sistematis secara alami mengubah nilai besaran yang diukur. Kesalahan yang terjadi dalam pengukuran instrumen paling mudah dinilai jika dikaitkan dengan fitur desain instrumen itu sendiri. Kesalahan ini ditunjukkan dalam paspor perangkat. Kesalahan beberapa perangkat dapat dinilai tanpa mengacu pada lembar data. Bagi banyak alat ukur listrik, kelas akurasinya ditunjukkan langsung pada skala. Kelas ketelitian suatu alat g adalah rasio kesalahan mutlak alat X pr dengan nilai maksimum besaran terukur X maks, yang dapat ditentukan dengan menggunakan perangkat ini (ini adalah kesalahan relatif sistematis perangkat ini, dinyatakan sebagai persentase dari skala nominal X max). g = DX pr × 100% . Xmaks Maka kesalahan absolut X dari perangkat tersebut ditentukan oleh relasi: D X pr = g X maks . Untuk alat ukur kelistrikan, 8 kelas akurasi telah diperkenalkan: 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4. Semakin dekat nilai terukur dengan nilai nominal, maka hasil pengukuran akan semakin akurat. Akurasi maksimum (yaitu, kesalahan relatif terkecil) yang dapat diberikan oleh perangkat tertentu sama dengan kelas akurasi. Keadaan ini harus diperhitungkan ketika menggunakan instrumen multiskala. Skala harus dipilih sedemikian rupa sehingga nilai terukur, namun tetap berada dalam skala, sedekat mungkin dengan nilai nominal. Jika kelas akurasi untuk perangkat tidak ditentukan, maka aturan berikut harus dipatuhi: − Kesalahan absolut instrumen dengan vernier sama dengan keakuratan vernier. − Kesalahan absolut instrumen dengan nada panah tetap sama dengan nilai pembagian. − Kesalahan absolut perangkat digital sama dengan satu digit minimum. − Untuk semua instrumen lainnya, kesalahan absolut dianggap sama dengan setengah nilai pembagian terkecil skala instrumen. Untuk menyederhanakan perhitungan, biasanya memperkirakan total kesalahan absolut sebagai jumlah dari kesalahan acak absolut dan kesalahan sistematik absolut (instrumental), jika kesalahan tersebut adalah nilai dengan orde yang sama, dan mengabaikan salah satu kesalahan jika itu lebih dari urutan besarnya (10 kali) lebih kecil dari yang lain. Karena hasil pengukuran disajikan sebagai interval nilai, yang nilainya ditentukan oleh total kesalahan absolut, pembulatan hasil dan kesalahan yang benar adalah penting. Pembulatan dimulai dengan kesalahan mutlak. Banyaknya angka penting yang tersisa pada nilai kesalahan pada umumnya bergantung pada koefisien reliabilitas dan jumlah pengukuran. Perlu diperhatikan bahwa angka penting dianggap sebagai angka yang dapat diandalkan dalam pencatatan hasil pengukuran. Jadi pada notasi 23.21 ada empat angka penting, pada notasi 0.063 ada dua, pada 0.345 ada tiga, dan pada notasi 0.006 ada satu. Saat melakukan pengukuran atau penghitungan, jangan menyimpan angka pada jawaban akhir lebih dari jumlah angka penting dalam besaran yang diukur paling tidak akurat. Misalnya luas persegi panjang dengan panjang sisi 11,3 dan 6,8 cm sama dengan 76,84 cm2. Sebagai aturan umum, hal itu harus diterima hasil akhir perkalian atau pembagian suatu utang 6.8 berisi jumlah digit terkecil, dua. Oleh karena itu, ini buruk Luas persegi panjang 76,84 cm2 yang mempunyai empat angka penting harus dibulatkan menjadi dua menjadi 77 cm2. Dalam fisika, hasil perhitungan biasanya ditulis dengan menggunakan eksponen. Jadi, alih-alih 64.000 mereka menulis 6,4 × 104, dan bukannya 0,0031 mereka menulis 3,1 × 10–3. Keuntungan notasi ini adalah memudahkan Anda menentukan jumlah angka penting. Misalnya, pada entri 36.900, tidak jelas apakah angka tersebut mengandung tiga, empat, atau lima angka penting. Jika ketelitian pencatatan diketahui tiga angka penting, maka hasilnya ditulis 3,69 × 104 , dan jika ketelitian pencatatan empat angka penting, maka hasilnya ditulis 3,690 × 104 . Digit dari angka penting kesalahan mutlak menentukan digit dari angka ragu-ragu pertama pada nilai hasil. Oleh karena itu, nilai hasil itu sendiri harus dibulatkan (dengan koreksi) ke angka penting yang angkanya bertepatan dengan angka angka penting kesalahan tersebut. Aturan yang dirumuskan juga harus diterapkan dalam kasus di mana beberapa angkanya nol. Contoh. Jika pada saat mengukur berat badan hasilnya m = (0,700 ± 0,003) kg, maka perlu ditulis angka nol di akhir angka 0,700. Menuliskan m = 0,7 berarti tidak ada yang diketahui tentang angka penting berikutnya, sedangkan pengukuran menunjukkan angka penting tersebut nol. Kesalahan relatif E X dihitung. E X = D X. X cp Saat membulatkan kesalahan relatif, cukup menyisakan dua angka penting. Hasil serangkaian pengukuran besaran fisis tertentu disajikan dalam bentuk interval nilai yang menunjukkan peluang nilai sebenarnya masuk ke dalam interval tersebut, yaitu. hasilnya harus ditulis dalam bentuk: Di sini D X adalah kesalahan mutlak total, dibulatkan ke angka penting pertama, dan X av adalah nilai rata-rata dari nilai yang diukur, dibulatkan dengan memperhitungkan kesalahan yang sudah dibulatkan. Saat mencatat hasil pengukuran, Anda harus menunjukkan satuan pengukuran besarannya. Mari kita lihat beberapa contoh: Misalkan pada saat mengukur panjang suatu ruas diperoleh hasil sebagai berikut: l av = 3,45381 cm dan D l = 0,02431 cm. Bagaimana cara menuliskan hasil pengukuran panjang suatu ruas yang benar? Pertama, kita membulatkan galat mutlak dengan kelebihan, menyisakan satu angka penting D l = 0,02431 » 0,02 cm. Angka penting galat tersebut berada pada tempat perseratus. Lalu kita bulatkan untuk mengoreksi ORGANISASI BELAJAR KURSUS FISIKA Sesuai dengan Program Kerja disiplin ilmu “Fisika”, mahasiswa penuh waktu mempelajari mata kuliah fisika selama tiga semester pertama: Bagian 1: Mekanika dan fisika molekuler (1 semester). Saat mempelajari setiap bagian mata kuliah fisika, jenis pekerjaan berikut disediakan:
Untuk mempelajari disiplin ilmu secara mandiri, siswa dapat menggunakan daftar literatur pendidikan dasar dan tambahan yang direkomendasikan untuk bagian yang relevan dari kursus fisika, atau buku teks yang disiapkan dan diterbitkan oleh staf departemen. Buku teks untuk semua bagian mata kuliah fisika tersedia untuk umum di situs web departemen.
Sejalan dengan mempelajari materi teori, mahasiswa dituntut untuk menguasai metode penyelesaian masalah semua cabang fisika di kelas praktek (seminar). Kehadiran di kelas praktik adalah wajib. Seminar dilaksanakan sesuai dengan jadwal departemen. Pemantauan kemajuan siswa saat ini dilakukan oleh seorang guru yang mengadakan praktikum dengan indikator sebagai berikut:
Untuk belajar mandiri, siswa dapat menggunakan buku teks tentang pemecahan masalah yang disiapkan dan diterbitkan oleh staf departemen. Buku teks untuk memecahkan masalah untuk semua bagian mata kuliah fisika tersedia dalam domain publik di situs web departemen.
Dalam setiap semester, mahasiswa harus menyelesaikan dan mempertahankan 4 karya laboratorium. Pada pelajaran pertama, guru memberikan instruksi keselamatan dan memberi tahu setiap siswa tentang daftar pekerjaan laboratorium. Siswa melakukan pekerjaan laboratorium pertama, memasukkan hasil pengukuran ke dalam tabel dan membuat perhitungan yang sesuai. Siswa harus menyiapkan laporan laboratorium akhir di rumah. Saat menyiapkan laporan, Anda harus menggunakan pengembangan pendidikan dan metodologi “Pengantar Teori Pengukuran” dan “Pedoman Mahasiswa tentang Desain Pekerjaan Laboratorium dan Perhitungan Kesalahan Pengukuran” (tersedia dalam domain publik di situs web departemen). Untuk siswa pelajaran berikutnya harus presentasikan pekerjaan laboratorium pertama yang telah diselesaikan sepenuhnya dan siapkan ringkasan pekerjaan berikutnya dari daftar Anda. Abstrak harus memenuhi persyaratan desain pekerjaan laboratorium, memuat pendahuluan teori dan tabel tempat dimasukkannya hasil pengukuran yang akan datang. Jika persyaratan ini tidak terpenuhi untuk pekerjaan laboratorium berikutnya, siswa tidak diperbolehkan. Pada setiap pembelajaran, mulai dari pembelajaran kedua, siswa mempertahankan pekerjaan laboratorium yang telah diselesaikan sebelumnya secara lengkap. Pertahanan terdiri dari menjelaskan hasil percobaan yang diperoleh dan menjawab pertanyaan kontrol yang diberikan dalam uraian. Pekerjaan laboratorium dianggap selesai sepenuhnya jika ada tanda tangan guru di buku catatan dan tanda yang sesuai di jurnal. Setelah menyelesaikan dan mempertahankan semua pekerjaan laboratorium yang disediakan oleh kurikulum, guru memimpin kelas memberi nilai “lulus” di jurnal laboratorium. Apabila karena sebab apa pun mahasiswa tidak dapat menyelesaikan kurikulum lokakarya fisika laboratorium, maka dapat dilakukan pada kelas tambahan yang diselenggarakan sesuai jadwal jurusan. Untuk mempersiapkan kelas, siswa dapat menggunakan rekomendasi metodologis untuk melakukan pekerjaan laboratorium, yang tersedia untuk umum di situs web departemen. Makalah ujianUntuk memantau kemajuan siswa secara berkelanjutan, dua tes kelas dilakukan selama kelas praktik (seminar) setiap semester. Sesuai dengan sistem penilaian poin departemen, setiap pekerjaan tes dinilai dengan nilai 30 poin. Jumlah penuh poin yang diperoleh siswa saat menyelesaikan tes (jumlah maksimum untuk dua tes adalah 60) digunakan untuk membentuk peringkat siswa dan diperhitungkan saat mengeluarkan nilai akhir dalam disiplin “Fisika”.
Seorang mahasiswa menerima SKS fisika dengan ketentuan bahwa 4 pekerjaan laboratorium telah diselesaikan dan dipertahankan (ada tanda penyelesaian pekerjaan laboratorium di jurnal laboratorium) dan jumlah poin untuk pemantauan kemajuan berkelanjutan lebih besar dari atau sama dengan 30 . SKS dalam buku nilai dan pernyataan dimasukkan oleh guru yang mengadakan kelas praktek (seminar). Ujian
Jika ayat 1 tidak terpenuhi, mahasiswa berhak mengikuti kelas praktik laboratorium tambahan yang dilaksanakan sesuai jadwal jurusan. Jika ayat 1 terpenuhi dan ayat 2 tidak dipenuhi, mahasiswa berhak mendapatkan poin yang hilang pada komisi ujian, yang diadakan selama sesi sesuai dengan jadwal departemen. Siswa yang telah memperoleh nilai 30 poin atau lebih selama kontrol kemajuan saat ini tidak diperbolehkan untuk tampil dalam panitia ujian untuk meningkatkan nilai penilaian mereka. Jumlah poin maksimum yang dapat diperoleh siswa selama kontrol kemajuan saat ini adalah 60. Dalam hal ini, jumlah poin maksimum untuk satu tes adalah 30 (untuk dua tes 60). Untuk siswa yang telah mengikuti semua kelas praktik dan secara aktif mengerjakannya, guru berhak menambahkan tidak lebih dari 5 poin (namun, jumlah total poin untuk pemantauan kemajuan berkelanjutan tidak boleh melebihi 60 poin). Jumlah poin maksimal yang dapat diperoleh seorang siswa berdasarkan hasil ujian adalah 40 poin. Jumlah poin yang diperoleh seorang mahasiswa selama semester tersebut menjadi dasar penilaian pada disiplin ilmu “Fisika” sesuai dengan kriteria sebagai berikut:
Nilai “sangat baik”, “baik”, “memuaskan” dicantumkan dalam lembar ujian dan buku nilai. Nilai “tidak memuaskan” hanya diberikan pada laporan. PRAKTIKUM LABORATORIUM Tautan untuk mengunduh pekerjaan laboratorium*
Bagian 1. Mekanika dan fisika molekuler
Bagian 2. Listrik dan magnet
|
Populer:
Baru
- Mengapa Anda bermimpi tentang kaus kaki baru dengan warna berbeda?
- Nelya: nama lengkap dan artinya
- Mengapa orang mabuk bermimpi : tafsir mimpi Jika anda memimpikan orang mabuk
- Mengapa bermimpi menyetrika lembaran dengan setrika?
- Lonceng pengasingan Lonceng Uglich
- Legenda urban: Jembatan Anichkov, kuda, Klodt Mengapa ada kuda di Jembatan Anichkov
- Cara menyewa kamar tanpa masalah: tips bermanfaat Tempat menyewa kamar
- Festival Hari Borodin 2017 berlangsung di wilayah Mozhaisk Lapangan Borodino 2 3 September
- Rahasia harta karun kuno Harta karun rahasia
- Karbon aktif untuk gigi bersih dan putih Cara menyikat gigi dengan arang