Metody měření rychlosti

Roman Pavelka Petr Majling

Motivace

Experiment Vyzkoušet si vybavení laboratoře FJFI Porovnat různé metody měření rychlosti

Úvod

Podle výrobce je úsťová rychlost projektilu 170 m/s. Diabolka je velmi malá, lehká a snadno se deformuje.

Nelze využít zákona zachování energie. Používáme

zákon zachování hybnosti. Rychlost je proměnlivá

1. metoda: “Špalíky”

Princip: Střelíme do dřevěného hranolu na dřevěné

desce. Hybnost diabolky je předána špalíku s diabolkou. S

hybností získá kinetickou energii, která je spotřebována

prací třecích sil. Z dráhy uražené špalíkem můžeme

vypočítat původní rychlost. Očekávání: Jednoduchá metoda s nejistou přesností

1. metoda: “Špalíky”, rovnice

v, m ... rychlost a hmotnost diabolky v

1, M … rychlost a hmotnost špalíku

f … součinitel smykového tření špalík/podložka Z. z. hybnosti m v = (m + M) v

1

Kinetická energie Ek = ½ (m + M) v1²

Práce třecích sil W = f g (m + M) s Výsledek v(s) = (2 f g s) (m + M) / m

1. metoda: “Špalíky”, závěr

Výsledky: v = (170 10) m/s f = 0.17 0.04 Zhodnocení: Jednoduché, nenáročné, poměrně přesné

2. metoda: “Kotouče”

2. metoda: “Kotouče”

Princip: Prostřelíme rotující kotouče a rychlost určíme z

rozdílu úhlů. Očekávání: Sofistikovaná a náročná metoda s vysokou

přesností.

2. metoda: “Kotouče”, provedení

Sestavení Určení frekvence motoru Vlastní měření

2. metoda: “Kotouče”, závěr

Výsledky: hodnoty rychlosti ve velkém rozmezí přímková závislost otáček motoru na napětí Chyby: malý poloměr kotouče rezonance improvizovaný stativ Zhodnocení: Selhali jsme v provedení.

3. metoda: Balistické kyvadlo

3. metoda: Balistické kyvadlo

Princip: Střelíme do dřevěného hranolu na závěsu.

Hybnost diabolky je předána hranolu s diabolkou. S

hybností získá kinetickou energii, která se přemění na

potenciální. Z výšky můžeme vypočítat původní rychlost. Očekávání: Jednoduchá metoda, běžně používaná,

relativně přesná

3. metoda: Balistické kyvadlo, rovnice

v, m ... rychlost a hmotnost diabolky v

1, M … rychlost a hmotnost hranolu

Z. z. hybnosti m v = (m + M) v1

Z.z. energie (m + M) g h = ½ (m + M) v1²

Výsledek v(h) = (2 g h) (m + M) / m

3. metoda: Balistické kyvadlo, závěr

Výsledky: v = (200 10) m/s Zhodnocení: Metodu jsme nezvládli úplně, problém s určením výšky,

přesnost je diskutabilní, náročnější než se zdá Chyby Nedokonalé určování výchylky

Závěr

Vyzkoušeli jsme si práci v laboratoři. Z metod vychází nejlépe “špalíky”. Poučili jsme se z chyb. Získali jsme nové poznatky o měření otáček motoru a

součinitele smykového tření.

Poděkování

Petr Vácha, Ladislav Chytka, Pavel Linhart Pracovníci v dílně SÚZ Ing. Svoboda a jeho spolupracovníci v laboratořích

Reference

Informace výrobce (Česká Zbrojovka)

http://www.czub.cz/index.php?p=32&idp=4&ids=12&idz=51&lang=cz

Článek na FyzWebu o špalíkové metodě

http://fyzweb.cuni.cz/dilna/krouzky/strela/strela.htm