מדידות יסוד שמות המגישים +ת"ז: ________________________ ________________________ 1 חלק א -מדידה ישירה ומדידה עקיפה: בחלק זה של הניסוי אנו נתרגל שיטות שונות של מדידה – מדידה ישירה ומדידה עקיפה. לשם כך אנו נשתמש בגליל: H D כאשר – D :קוטר הגליל – Hגובה הגליל צפיפות- m kg את צפיפותו של חומר מסוים ניתן לחשב על פי נפחו של גוף ומסתו: 3 V m כאשר – V :נפח הגוף – mמסתו של הגוף מטרת הניסוי: • מדידת מסתו של הגליל. • מדידת מימדיו של גליל. • מציאת צפיפותו של הגליל. ציוד: • מאזניים • גליל אלומיניום/פלדה • סרגל • קליבר 2 = מהלך הניסוי: • מדידת מסת הגליל – מדידה ישירה בעזרת מאזניים: ]𝑔𝑘[______𝑚 = ____0.08287______ ± ____0.00001 𝑚Δ ____⋅ 100% = ___(1.207) ∙ 10^ − 4 𝑚 • מדידת מימדיו של הגליל – מדידה ישירה של אורך וקוטר: את המדידה הזו נבצע בעזרת שני מכשירי מדידה שונים – סרגל וקליבר על מנת לבדוק את ההבדלים בין מכשירי מדידה שונים. מדידות בעזרת סרגל: ]𝑚[______𝐷 = _______0.01___ ± __0.01 𝐷Δ __⋅ 100% = _____1 𝐷 ]𝑚[______𝐻 = ____0.085______ ± ____0.01 𝐻Δ _____⋅ 100% = __0.118 𝐻 מדידות בעזרת קליבר: ]𝑚[_____𝐷 = _____2.1336_____ ± _____0.02 𝐷Δ ____⋅ 100% = ___9.374𝑋10^ − 3 𝐷 ]𝑚[__________ 𝐻 = __________ ± 𝐻Δ _______ = ⋅ 100% 𝐻 איזה מכשיר נותן לנו תוצאה מדויקת יותר עבור מימדי הגליל ולמה? ________________________________________________________________ (לחישובים הבאים אנו נשתמש במימדים המדויקים יותר של הגליל) • מציאת צפיפותו של הגליל – מדידה עקיפה: מציאת צפיפותו של הגליל היא מדידה עקיפה כיוון שאנו משתמשים בגדלים אותם מדדנו על מנת לחשב אותה ולא מודדים אותה ישירות. 3 m צפיפות נתונה לנו ע"י: V = , כלומר ,על מנת לחשב אותה אנו ראשית צריכים למצוא את נפחו של הגליל. את נפחו של הגליל ניתן למצוא בעזרת החישוב הבא: V = r 2 H כאשר – H :גובה הגליל D -rרדיוס הגליל אותו ניתן לחשב על פי הקוטר = ________m 2 =r כיוון ש rהוא ערך מחושב אנו צריכים לחשב את שגיאתו: r 1 D = D = __________m D 2 = r r = ___________ __________m מכאן רדיוסו של הגליל הוא r _______ = 100% r כעת נחשב את הנפח ואת שגיאתו של הנפח (שגיאה של ערך מחושב): V = r 2 H = _____________ m 3 V V r + H = 2rH r + r 2 H = __________ m 3 r H = V V = ___________ __________ m 3 מכאן נפח הגליל הוא V _______ = 100% V חישוב צפיפות הגליל ושגיאתה: m kg = _____________ 3 V m 1 m kg m + V = m + 2 V = __________ 3 m V V V m תוצאה סופית של צפיפות: = = = ___________ ___________ kg 3 m 4 100% = _________ % מתוך הצפיפות נקבע מאיזה חומר עשוי הגליל______________: סיכום חלק א: • השווה בין הצפיפות שקיבלת לצפיפות התיאורטית .האם יש חפיפה בין הערכים? • מהם גורמי השגיאה בניסוי? חלק ב -מדידת תאוצת הכובד gבעזרת נפילה חופשית: נפילה חופשית -כאשר משחררים גוף באוויר ,הגוף מתחיל לנוע מטה בהשפעת כוח הכובד של כדור הארץ. 5 y על פי חוק 2של ניוטון: = ma − mg = ma s 2 y F a = − g = −9.8 m על פי משוואות תנועה ניתן למצאו ביטוי למציאת תאוצת הכובד :g 1 2 at 2 v0 = 0 y0 = h y=0 y = y 0 + v0 t + 1 2 gt 2 a = −g -Fכוח הכובד 0=h+0− 2h t2 =g מטרת הניסוי: • מדידת זמן הנפילה. • מציאת תאוצת הכובד .g ציוד: • כדור • סרגל • שער אופטי (משמש להקליט את רגע השחרור). • חיישן פיזו-אלקטרי (משמש להקליט את רגע הפגיעה). • תוכנת ( Goldwaveבעזרת תוכנה זו נוכל למדוד את זמן נפילת הכדור ). מהלך הניסוי: • מדידת גובה הנפילה: h = ________ ________m שים לב ,בניסוי זה יש בעיה לקבוע בצורה מדויקת מהו גובה הנפילה ולכן שגיאת המדידה גדלה. 6 במקרה זה אנו נעריך את השגיאה ולא נשתמש בשגיאת המכשיר .הסבר • הפעלת התוכנה למדידת זמן הנפילה – :Goldwave אנו נפעיל את התוכנה בהתאם להוראות שיש על כל עמדה .תוכנה זו מקליטה את הפולסים משני החיישנים -פולס אחד משער האופטי ברגע שחרור הכדור והפולס השני מחיישן פיזו-אלקטרי ברגע שהכדור פוגע בקרקע. • מדידת זמן הנפילה: נפיל את הכדור ונקליט את נפילתו בעזרת התוכנה. צרף תצלום מסך של המדידה. t12 = _________s זמן הנפילה הוא הזמן בין שני הפולסים מתוכנת ה: Goldwave - • קביעת השגיאה במדידת הזמן: תוכנת Goldwaveהיא מכשיר דיגיטאלי ולכן שגיאת המדידה בזמן היא השנתה הקטנה . t = 0.001s אבל אנו מודדים הפרש זמנים בין שני הפולסים ,ולכן: t12 = t 2 − t1 t12 = 2t = 0.002s • כיוון שיש לנה הרבה הפרעות ואי-דיוקים במדידת הזמן אנו נבצע סידרה של מדידות זמן הנפילה ונשתמש בחישובים סטטיסטיים על מנת למצוא את זמן הנפילה "האמיתי". נבצע 10מדידות של זמן הנפילה: 1 מס' מדידה 2 3 4 5 7 6 9 8 זמן הנפילה ][s • נמצא את זמן הנפילה "האמיתי" שזהו הממוצע של הזמנים שמדדנו: 10 = __________s • 1 n =1 10 = t =t מציאת השגיאה הסטטיסטית במדידת זמן הנפילה: ) 2 = _________s • t מציאת השגיאה הספית במדידת זמן הנפילה: 7 −t (t 10 i i =1 )N ( N − 1 = N = t st 10 יש לנו שתי שגיאות במדידת הזמן – שגיאת המדידה הנובעת משגיאת המכשיר ושגיאה סטטיסטית .בתור השגיאה הסופית במדידת זמן הנפילה אנו נבחר את השגיאה הגדולה מבין השתיים. זמן המפילה של הכדור הוא. t = _________ _________s : • מציאת תאוצת הכובד :g 2h = __________ m 2 s t2 g g 2 4h = g h + t = 2 h + 3 t = __________ m 2 s h t t t =g תוצאה סופית של תאוצת הכובד: s 2 g = ___________ ___________ m g 100% = _________ % g סיכום חלק ב: • השווה בין תאוצת הכובד שקיבלת לתאוצת הכובד התיאורטית .האם יש חפיפה בין הערכים? • מהם גורמי השגיאה בניסוי? .הקלד משוואה כאן 8
