1.vaja: Ravnovesje na klancu

Naloga:
    Razstavimo težo telesa na klancu na statično in dinamično komponento. Velikost obeh komponent bomo izmerili in izračunali.

Pripomočki:
· klanec
· valj
· dinamometer 2x
· merilo

Navodila:
Na klancu razstavi težo telesa na dve med seboj pravokotni komponenti. Statična komponenta FS je pravokotna na klanec in pritiska na podlago, dinamična komponenta FD pa je vzporedna s klancem in kaže po klancu navzdol. Velikost komponent je odvisna od naklonskega kota klanca. Komponenti izmeri tako, da telo najprej uravnovesi z dvema dinamometroma, ki ju obesiš, kot kaže slika. Pazi, da se telo klanca koliko je mogoče narahlo dotika. Silomer, ki je pravokoten na klanec, uravnoveša statično, silomer, ki je vzporeden s klancem, pa dinamično komponento. Obe komponenti je mogoče izračunati, če je znana višina in dolžina ali naklonski kot klanca. Ker sta naklonski kot in kot med statično komponento in težo enaka, velja:

sina = FD / Fgali FD = h * Fg / l
cosa = FS / Fgali FD = b * Fg / l

a) Določi težo valja Fg.
b) Izmeri višino klanca h in dolžino l klanca.
c) Obesi valj na dinamometer tako, da vlečeš z enim dinamometrom v smeri klanca navzgor, z drugim pa pravokotno od klanca vstran. Valj se naj klanca kolikor je mogoče dotika. Iz dinamometrov odčitaj vrednosti obeh komponent.
d) Ponovi še trikrat meritve pri različnih višinah klanca.
e) Vsako meritev naredi trikrat in jo vnesi v tabelo.
f) Izračunaj srednjo vrednost statične komponente FS in dinamične komponente FD pri različnih višinah klanca.
g) Izračunaj po pitagorovem izreku projekcijo b dolžine klanca na horizontalno ravnino.
h) Izračunaj obe komponenti (označi ju z FS1 in FD1 ) še po zgornjjih obrazcih.
i) Določi absolutni napaki in relativni napaki po obrazcih.

DFS = FS1 - FS in DF = FD1 - FD

Relativna napaka: D F S / FS1 in DFD / FD1

Rezultati meritev:

a(°)h (m)l (m) FD(N)FS(N) b (m)DF (N)DFS (N) DFD / FD1 DFS / FS1
125,50,3440,798 2,4 6,1 0,720 0,4 -0,2 0,143 0,034
228,10,3750,797 2,9 5,7 0,703 0,2 0,1 0,064 0,017
329,40,3910,795 3,2 5,5 0,692 0 0,2 0 0,035
430,50,4020,790 3,9 5,2 0,680 -0,6 0,4 0,18 0,071
Povprečne vrednosti:3,15,6  

1 meritev:
DFS = FS1 - FS = 5,9N - 6,1N = -0,2N
DFD = FD1 - FD = 2,8N - 2,4N = 0,4N
DFS / FS1 = 0,2N / 5,9N = 0,034 = 3,4%
DFD / FD1 = 0,4N / 2,8N = 0,143 = 14,3%

2 meritev:
DFS = FS1 - FS = 5,8N - 5,7N = 0,1N
DFD = FD1 - FD = 3,1N - 2,9N = 0,2N
DFS / FS1 = 0,1N / 5,8N = 0,017 = 1,7%
DFD / FD1 = 0,2N / 3,1N = 0,064 = 6,4%

3 meritev:
DFS = FS1 - FS = 5,7N - 5,5N = 0,2N
DFD = FD1 - FD = 3,2N - 3,2N = 0N
DFS / FS1 = 0,2N / 5,7N = 0,035 = 3,5%
DFD / FD1 = 0N / 3,2N = 0

4 meritev:
DFS = FS1 - FS = 5,6N - 5,2N = 0,4N
DFD = FD1 - FD = 3,3N - 3,9N = -0,6N
DFS / FS1 = 0,4N / 5,6N = 0,071 = 7,1%
DFD / FD1 = 0,6N / 3,3N = 0,18 = 18%


Teoretični izračunan statične in dinamične komponente:

a(°)FD1(N) FD1 (N) FS1 (N) FS1 (N)
125,52,82,8 5,9 5,9
228,13,13,1 5,8 5,8
329,43,23,2 5,7 5.7
430,53,33,3 5,6 5,6

1 meritev:
FD1 = Fg * sina = 6,5N * 0,43 = 2,8 N
FD1 = h * Fg / l = 0,344m * 6,5N / 0,798m = 2,8 N
FS1 = Fg * cosa = 6,5N * 0,9 = 5,9 N
FS1 = b * Fg / l = 0,72m * 6,5N / 0,798m = 5,9 N

2 meritev:
FD1 = Fg * sina = 6,5N * 0,47 = 3,1 N
FD1 = h * Fg / l = 0,375m * 6,5N / 0,797m = 3,1 N
FS1 = Fg * cosa = 6,5N * 0,88 = 5,8 N
FS1 = b * Fg / l = 0,703m * 6,5N / 0,797m = 5,8 N

3 meritev:
FD1 = Fg * sina = 6,5N * 0,49 = 3,2 N
FD1 = h * Fg / l = 0,391m * 6,5N / 0,795m = 3,2 N
FS1 = Fg * cosa = 6,5N * 0,87 =5,7 N
FS1 = b * Fg / l = 0,692m * 6,5N / 0,795m = 5,7 N

4 meritev:
FD1 = Fg * sina = 6,5N * 0,51 = 3,3 N
FD1 = h * Fg / l = 0,402m * 6,5N / 0,79m = 3,3 N
FS1 = Fg * cosa = 6,5N * 0,86 = 5,6 N
FS1 = b * Fg / l = 0,68m * 6,5N / 0,79m = 5,6 N


Izračun projekcije dolžine b klanca na horizontalno ravnino po pitagorovem izreku:

1 meritev:

2 meritev:

3 meritev:

4 meritev:


Analiza vaje:
V tej vaji sem opazoval ravnovesje telesa na klancu. Telesu na klancu sem razstavil težo na dve komponenti. Na statično komponento, ki je pravokotna na klanec in pritiska na podlago, in na dinamično komponento, ki je vzporedna s klancem in kaže po klancu navzdol. Velikost komponent pa je odvisna od naklona klanca. Z večanjem naklona se veča statična komponenta, dinamična pa pada in obratno, z manjšanjem naklona se povečuje dinamična, zmanjšuje pa statična komponenta teže telesa.
Komponenti sem izmeril tako, da sem telo na klancu uravnovesil z dvema dinamometroma tako kot to prikazuje zgornja slika. Silomer, ki je pravokoten na klanec, predstavlja enako veliko protisilo, kot je statična komponenta, silomer, ki pa je vzporeden s klancem, pa predstavlja enako veliko protisilo dinamični komponenti teže.
Pri nekaterih meritvah pride tudi do manjših odstopanj izmerjenih vrednosti od izračunanih. Vzrok temu sta lahko dinamometra, ki ne kažeta povsem pravilne vrednosti.
Avtor: Danilo Klasinc



V kolikor želite sodelovati z nami, vas vljudno vabimo, da se nam pridružite, pošljete članke, ali pa samo izrazite vaša mnenja.