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 v1, M … rychlost a hmotnost špalíku f … součinitel smykového tření špalík/podložka Z. z. hybnosti m v = (m + M) v1 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 v1, 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