Лабораторийн ажил: 1
Биетийн шугаман хэмжээг штангенциркул, микрометрээр тодорхойлох
Зорилго:
- Штангенциркул, микрометрээр хэмжилт хийж сурах
- хэмжилтийнхээ үр дүнг математик аргаар боловсруулж сурах
Хэрэглэгдэх зүйл: штангенциркул, микрометр, урт ба зузааныг хэмжих биет
Онолын үндэс. Хэмжилтийн нарийвчлалыг ихэсгэхийн тулд ерийн мм-ийн хуваарьтай шугаманд нониус гэж нэрлэгдэх нэмэлт шугамыг хэрэглэдэг.(Зураг 1).
Энэхүү нониус дээр m хуваарь байх ба түүний урт нь үндсэн шугамын (m-1) хуваарийн урттай тэнцүү байдаг. Mx=(m-1)y
Үүний x- нониусын хуваарийн урт,y- үндсэн масштабын хуваарийн урт юм. Ийм нониустай шугамаар хамгийн бага хуваарийн 1/m хүртэл нарийвчлалтай хэмжилт хийдэг. хэмжигдэхүүнийг нониусын нарийвчлал гэж нэрлэх ба энэ нь нониусын хамгийн их алдааг тодорхойлно. Нониустай шугамаар хэмжилт хийхдээ хэмжих гэж буй хэрчмийн нэг үзүүрийг үндсэн шугамын нониусын О хуваарьтай, нөгөө үзүүрийг нониусын О хуваарьтай давхцуулна. Нониусын О хуваарь үндсэн шугамын x ба к+1 хуваарийн дунд тохирч байвал үндсэн аль нэг хуваарьтай яг давхцах ,n хуваарийг нониус дээрээс олж болно. Иймд хэрчмийн урт L үндсэн шугамын бүхэл хуваарийн тоо к дээр
Нониусын хуваарийн нониус дугаар n-ыг нониусын нарийвчлалаар үржүүлж (nx/m) нэмсэнтэй тэнцүү:
Зураг 2
Штангенциркул нь нониус (1) бүхий шугам юм. Штангенциркулийн хоёр үзүүр (2)-ийн хооронд хэмжих гэж байгаа биеэ хавчиж, нониусын эрэгийг чангалж, хөдөлгөөнгүй болгоод хуваарийг тоолж авна. Штангенциркулээр уртыг хэмжихээс гадна нүхний дотоод диаметрийг (Зураг 3) 3-аар, харин гүнийг 4-өөр хэмждэг. Хэрчмийн урт нь масштабын бүхэл хуваарийн тоо дээр масштабын аль нэг хуваарьтай тохирч байгаа нониусын хуваарийн дугаарыг нониусын нарийвчлалаар үржүүлж нэмсэнтэй тэнцэнэ.
Микрометрийн үндсэн шугам нь мм-ийн хуваарьтай нарийн цилиндр саваа D, нониус нь түүнийг тойрон эргэх боломжтой хүрд С дээр гаргасан хуваарь байна.Шугамын нэг хуваарь хүрдний 50 эсвэл 100 зураасанд тохирно. Энэ тооны урвуу тоо микрометр дээр бичээстэй байх ба үүнийг микрометрийн нарийвчлал гэнэ. Микрометрийн шураг эсрэг талын тулгуур А дээр шахаж нийлсэн үед хүрдний О хуваарь шугамын О-той тохирч байх ёстой. Хэмжих гэж байгаа биеэ шураг , тулгуур хоёрын дунд хавчуулж В шургийг эргүүлэх ба тулсан эсэхийг дуугаар нь мэднэ.Биеийн урт:
L=k+nm
Үүний k- шугамын хуваарь дээрх тоо, n- хүрдний заалт , m нь 0,1;0,01- тэй тэнцэх микрометрийн нарийвчлал
Гүйцэтгэх дараалал:
Штангенциркулээр металл хавтгайн урт ба зузааныг хэмжиж дараах хүснэгтэнд бичнэ.
Хэмжилтийн дугаар Хавтгайн урт
Хавтгайн зузаан
к n L=k+0.1n k N h
1
2
3
Микрометрээр мөн хавтгайн урт ба зузааныг хэмжих хэмжиж дараах хүснэгтэнд бичнэ.
Хэмжилтийн дугаар Хавтгайн урт
Хавтгайн зузаан
к n L=k+0.1n k N h
1
2
3
Хэмжилтийн үр дүнг боловсруулах:
Хэмжигдэхүүний дундаж уртыг олно. Жишээ нь урт L1, L2, L3 гэж олсон бол дундаж утга буюу n удаагийн хэмжилт хийсэн тохиолдолд гэж олно.
Хэмжилт бүрийн абсолют алдаа ба абсолют дундаж алдаа -ийг олно.
Хэмжилтийн дүнг байдлаар бичнэ.
Хэмжилтийн харьцангуй алдааг томъёогоор тодорхойлно. Хэмжих багажийн согог, хэмжих аргын дутагдал, тооцооны нарийн бус зэргээс шалтгаалж системд алдаа гарах ба энэ нь нийт алдааны бага хувийг эзлэх ёстой. Харин санамсаргүй алдааг багасгахын тулд хэмжилтийн 3,5,7 удаа хийдэг.
Шалгах асуулт
Штангенциркулээр ямар хэмжигдэхүүнийг хэдий хир нарийвчлалтай хэмжиж болох вэ?
Микрометрээр ямар хэмжигдэхүүнийг хэдий хир нарийвчлалтай хэмжиж болох вэ?
Туршлагын үр дүнг математик аргаар хэрхэн боловсруулах вэ?
Хэмжилтийн алдаа гарах үндсэн шалтгаан юу вэ? Алдааг хэрхэн багасгах вэ?
Нэгжийн СИ системийн үндсэн нэгжүүдийг нэрлэнэ үү.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Лабораторийн ажил:2
Хэмжилтийн алдаа, нарийвчлал, түүнийг тооцох нь
Физикийн шинжлэх ухаанд мэдээллийг ихэвчлэн хэмжих аргаар , тухайлбал төрөл бүрийн физик хэмжигдэхүүний утгыг туршилтаар тодорхойлж авдаг . Физик хэмжигдэхүүн X-ийг хэмжсэн утга Xхэм нь жинхэнэ утга Xжин-ээсээ үргэлж ялгаатай байдгаас
гэсэн ялгаврыг хэмжилтийн алдаа гэнэ.
Туршлагаар гаргасан физик хэмжигдэхүүний тоон утга тодорхой алдаатай байх ба ийм мэдээлэлгүйгээр түүнийг хэмжсэн нарийвчлалын тухай ярих ашиггүй юм. Хэмжилтийг ганц удаа биш олон удаа нягт нямбай хийх нь гарах үр дүнг үнэлэхэд тусалдаг билээ. Судалж буй байгалийн хуулиудыг физик хэмжигдэхүүнүүдийн хоорондох тоон хамаарлаар илэрхийлэх бөгөөд алдаа нь тооны хувьд тодорхойлогдсон бол эдгээр тоон хамаарлыг тогтоож болно. Үүнийг илэрхийлдэг олон арга байдгийн нэг нь боломжит алдааны абсоют утгын дээд хязгаар юм:
Энэхүү хязгаар ийг X гэсэн хэмжигдэхүүний хэмжилтийн үр дүн, жинхэнэ утга хоёрын зөрүүг хэмжилтийн алдаа гэх тул хэмжилтийн үр дүн нь дараах алдаатай байна:
Үүнийг тэнцэл биш байдлаар бичвэл:
Физик хэмжигдэхүүнүүдийн хооронд туршлагаар тогтоосон бүх хамаарал ийм тэнцэл биштэй төстэй.
хэмжигдэхүүн нь төрөл бүрийн хэмжигдэхүүний хэмжилтийн нарийвчлалыг жишихэд буюу хэмжих аргын нарийвчлалыг тодорхойлоход тэр бүр тохиромжтой биш байдаг. Иймд гэсэн харьцангуй алдааг, мөн практикт -ийг тус тус авдаг ба -ийг абсолют алдаа гэнэ.
Хэмжилтийн үед хайж буй хэмжигдэхүүний утгыг олохдоо уг хэмжигдэхүүнийг багажаар шууд тодорхойлно.
Шууд хэмжилтийн үед хайж буй хэмжигдэхүүний утгыг олохдоо уг хэмжигдэхүүнийг багажаар шууд тодорхойлно.
Жишээлбэл: биетийн хэмжээг шугамаар, штангенциркулаар, микрометрээр шууд хэмжинэ. Биеийн массыг дэнсээр шууд жигнэж олдог бол ямар нэг процесс явагдах хугацааг секундомерээр, хэлхээн дэхь цахилгаан гүйдлийн хүчийг амперметрээр шууд хэмжинэ.
Дам хэмжих үед хайж буй физик хэмжигдэхүүний утгыг олох нь тодорхой функцэн хамааралтай өөр физик хэмжигдэхүүнийг шууд хэмжихэд үндэслэгддэг. Жишээлбэл: биеийн дундаж нягтыг уг биеийнхээ масс, эзэлхүүнийг шууд хэмжсэний дүнг ашиглан тооцоолдог.
Хэмжилтийн алдааг бүдүүлэг алдаа, системт ба санамсаргүй (тохиолдлын ) алдаа гэж гурав гэж ангилна. Бүдүүлэг алдаа нь хэмжих багажийн эвдрэл, багажийн заалтыг тэмдэглэх тоолохдоо туршаачаас гаргах алдаа ба хэмжилтийн нөхцлийг огцом өөрчлөхтэй холбоотой. Энэ үед гарах хэмжилтийн үр дүнг огт тооцохгүй буюу шинээр хэмжих хэрэгтэй болдог. Нэг хэмжигдэхүүнийг олон дахин хэмжих үед тодорхой зүй тогтлоор тогтмол гарах алдааг хэмжилтийн системт алдаа гэнэ. Системт алдаанд арга зүйн болон багажийн алдаа орно.
Арга зүйн алдаа бол хэмжилтэнд хэрэглэж буй аргын дутагдлаас, физик үзэгдлийг тайлбарлаж буй онолын төгс бишээс, хэрэглэж буй томъёоны тодорхой бишээс тус тус үүдэн гардаг. Жишээлбэл: аналитик дэнсээр биеийг жигнэхэд агаарын зүгээс биед ба туухайнд үйлчлэх хүч өөр өөр байвал арга зүйн алдаа гарна. Хэмжих аргаа боловсронгуй болгох замаар, тэрчлэн тооцоолох томъёогоо нарийвчлах замаар арга зүйн алдааг багасгадаг байна.
Багажийн алдаа бол хэмжих багажийн хийц төгс биш, нарийвчлал багаас(хөшүүргэн дэнсний мөрийн урт ялгаатай байх, зүүт багажинд зүүний эргэлтийн тэнхлэгтэй хуваарийн төв давхцаагүй байх, температурыг өөрчлөх үед гар секундометрийн явалт өөрчлөгдөх зэргээс) болж үүснэ. Багажаа төгс нарийвчлалтай болгосноор багажийн алдаа багасах боловч бүрэн арилгах боломжгүй юм.
Нэг физик хэмжигдэхүүнийг олон дахин хэмжих үед түүний абсолют утга ба тэмдэг нь өөрчлөгдсөнөөс гарах алдааг хэмжилтийн санамсаргүй (тохиолдлын) алдаа гэнэ.Ийм санамсаргүй алдаа нь тооцож үл болох олон хүчин зүйлсийн улмаас гардаг. Жишээлбэл: нэн мэдрэмтгий аналитик хөшүүргэн дэнсний заалтанд тавган дээр тогтсон тоос нөлөөлнө, мөн туршаачийн хуруу дэнсний мөрөнд ойрхон байсны улмаас халж уртсах, дэнсний тавагны орчмын агаарын конвекцын гүйдэл зэрэг шалтгаан нөлөөлдөг байна.
Шууд хэмжиж буй физик хэмжигдэхүүн X-ийн хамгийн үнэний хувьтай утга арифметикийн дундаж утга -ийг n удаагийн хэмжилтийн үр дүн X1, X2 ,…Xn-ээр илэрхийлбэл:
Иймээс X хэмжигдэхүүний эцсийн үр дүн
Харин системт алдаа нь тооцохооргүй, санамсаргүй алдаа нь Гауссын түгэлтэнд (бид хэмжиж буй хэмжигдэхүүн нь тасралтгүй бол Гауссын түгэлтээр, тасралтгүй бол Пауссоны түгэлтээр тодорхойлогддог) захирагдаж байвал хэмжилтийн үед стандарт (квадратын дундаж) алдаа:
Харин шууд хэмжилтийн системт стандарт алдаа ба стандарт санамсаргүй алдаа хоёрыг хоёуланг нь тооцвол X гэсэн хэмжигдэхүүний хэмжилтийн стандарт алдааг
Томъёогоор олно.
Багажийн алдаа нь уг багажийнхаа паспортанд бичсэн баримт (багажийн хэмжих дээд хязгаар-Xmax) ба нарийвчлал K-гаар тодорхойлогддог:
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:3
Хатуу, шингэн биеийн нягтыг пикнометрээр тодорхойлох
Зорилго:
- Хатуу, шингэн биеийн нягтыг пикнометрээр тодорхойлох
- Шингэний нягтыг пикнометрээр тодорхойлсон утгаа ареометрээр хэмжилт хийж шалгах
Хэрэглэгдэх зүйл: Нягтыг тодорхойлох жижиг хатуу бие, шингэн , дэнс, пикнометр, ареометр, нэрмэл ус.
Онолын үндэс. Тодорхой эзэлхүүнтэй шилэн савыг пикнометр гэнэ. Хэрэв хатуу биеийн масс m1 нэрмэл устай пикнометрийн масс m2 , хатуу биет бүхий устай пикнометрийн масс m3 бол хатуу биетээр түрэгдэн гарсан усны масс байх тул эзэлхүүн нь :
байна. үүний нь тухайн температур дахь усны нягт. Хатуу биеийн эзэлхүүн түрсэн усныхаа эзэлхүүнтэй тэнцүү учраас нягт нь буюу (1) байна. Пикнометрт сүү, цус, ундаа гэх мэт нягтыг тодорхойлох гэж буй шингэнээ хийж дэнслэхэд масс нь m4 байсан бол эзэлхүүн нь байх ёстой. Үүнд m0 –пикнометрийн масс. Нөгөө талаас пикнометр дэх усны эзэлхүүн тул эдгээрийг тэнцүүлж бичээд шингэний нягт -ыг олбол:
гарна. Шингэний нягтыг түргэн хугацаанд их биш нарийвчлалтай тодорхойлоход зориулсан багаж бол ареометр юм. Ареометрийн ажиллах зарчим нь Архимедийн хуулинд үндэслэнэ. Шингэн дотор хөвж байгаа ареометрийн жин нь түүний живсэн хэсгийн түрж гаргасан шингэний жинтэй тэнцэнэ.Нягтыг нь тодорхойлох гэж байгаа шингэнээ ареометрийн бүдүүн хэсгийн диаметрээс 2 дахин их диаметртэй саванд хийж, түүндээ ареометрээ болгоомжтой бупэл хөдөлгөөнгүй болмогц шингэний түвшинд харгалзах хуваарийг тэмдэглэн авна.
Гүйцэтгэх дараалал:
Хатуу биеийн нягтыг пикнометрээр тодорхойлохдоо:
Хатуу биеийн масс m1-ыг дэнсэлж олно.
Пикнометрт тэмдэглэсэн хуваарийг хүртэл нэрмэл ус хийж, устай пикнометрийн масс m2-ыг хэмжинэ.
Пикнометртэй усандаа нягтыг тодорхойлох хатуу биеэ хийж пикнометрийн хуваариас дээш гарсан усыг соруулж буюу уудаг цаасанд шингээж авна. Ингээд хатуу биет бүхий устай пикнометрийн масс m3-ыг хэмжинэ.
Хэмжиж олсон утгуудаар хатуу биеийн нягтыг (1) томъёогоор бодно.Хэмжилтийг 3-аас доошгүй удаа давтан хийж, хатуу биеийн нягтыг дундаж утга ба алдааг тооцоолно.
Шингэний нягтыг пикнометрээр тодорхойлохдоо:
- Пикнометрийн масс m0-ыг дэнсэлнэ.
- Пикнометртээ шинжлэх шингэнээ хийж, масс m4-ыг хэмжинэ.
- Устай пикнометрийн масс m2-ээс пикнометрийн масс m0-ыг хасвал пикнометр дахь усны масс гарна.
Савтай ус ба шинжлэх шингэн дотор ареометрээ хийж , нягт хэмжинэ. Хэмжилтийн дүнг дараах хүснэгтэнд бичнэ.
Хэмжилийн дугаар m1 m2 m3 М0 М4
ареометрээр
1
2
3
Шингэний нягтыг (2) томъёогоор бодож олоод, ареометрээ хэмжсэн утгатайгаа жишиж үзнэ. Хэмжилтийг 3-аас доошгүй удаа давтан хийж дундаж утгыг олно.
Шалгах асуулт
Ямар нөхцөлд хатуу биеийн нягтыг пикнометрээр тодорхойлох нь зохимжтой вэ?
Шингэний нягтыг пикнометрээр яаж тодорхойлох вэ?
Ареометрээр олсон утга ьн жинхэнэ утгатай тохирч байна уу? Зөрж байвал шатгааныг нь тайлбарла.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил: 4
Биеийн чөлөөт уналтын хурдатгалыг тодорхойлох
Зорилго: Биеийн чөлөөт уналтын хурдатгалыг тухайн газар нутагт тодорхойлох, өөр өөр аргаар хэмжсэн утгуудыг харьцуулан үзэх.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Математик дүүжин, секундомер, шугам, физик дүүжин унагч цилиндр.
Онолын үндэс: Дэлхийн гадарга дээр байгаа m тасстай бие ба дэлхийн таталцлын хүч F=γМ/R2 =9.81м/c2 гарна. Энд дэлхийг R=6400км радиустай бөмбөрцөг гэж үзэв. Үүнд дэлхийн хоногийн эргэлтийн өнцөг хурд ω ба тухайн газар нутгийн өргөрөг φ-ыг оруулж бичвэл
g=γ M/〖(R+h)〗^2 ω^2 Rcosφ
Үүний h нь дэлхийн гадаргаас бие байгаа цэг хүртэлх өндөр. Энэ өөрчлөлт нь маш бага хувь байдгаас тооцдоггүй боловч тухайн газар нутагт g-ийг туршлагаар тодорхойлж болох юм. Хүндийн төвийг дайраагүй үл хөдлөх хэвтээ тэнхлэгийг тойрон хүндийн хүчний үйлчлэлээр хэлбэлзэж буй хатуу биеийг физик дүүжин гэх ба хэлбэлзлийн үе нь
Т=2π√(J/mgl)
байна. Үүнйи J –инерцийн момент, l –үл хөдлөх тэнхлэгээс хүндийн төв хүртэлх зай.
Хүндийн хүчнйи үйлчлэлээр босоо хавтгайд хэлбэлзэж буй, үл сунах нарийн утсанд дүүжилсэн m масстай цэгийг математик дүүжин гэнэ.
Математик дүүжингийн инерцийн момент J=ml^2 тул хэлбэлзлийн үе нь
Т=2π√(l/g)
болно. Эндээс чөлөөт уналтын хурдатгалыг олбол
g=(4 π^2 l)/T^2
байна.
Зөвхөн хүндийн хүчний үйлчлэлээр унаж буй m масстай биеийн t хугацаанд явсан зам нь
h=(gt^2)/2
тул
g=(2 h)/t^2
байна. Иймд h ба t –ыг хэмжсэнээр g- ыг тодорхойлж болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Физик дүүжингийн чөлөөт уналтын хурдатгалыг тодорхойлохдоо:
Шууд байрлал дээр n удаа хэлбэлзэх хугацаа t1 -ыг секундомерээр хэмжиж хэлбэлзлийн үе T1 =t1/n1 –ийг хэмжиж олно.
Дүүжингийн эргүүлсэн байрлал дээр мөн n удаа хэлбэлзэх хугацаа t2- хэмжиж хэлбэлзлийн үе T2 =t2/n2 –ийг олно. Хэрэв T_1≠T_2 байвал хэмжилтийн ачааны байрлалыг бага зэрэг өөрчлөн давтан хийнэ.
Хэлбэлзлийн үе T_1≠T_2=T болсон үед чөлөөт уналтын хурдатгалыг
g=(2 h)/t^2
Томъёогоор бодож олно.
Математик дүүжингээр чөлөөт уналтын хурдатгалыг тодорхойлохдоо:
Дүүжинг бэхэлсэн цэгээс ачааны хүндийн төв хүртэлх зай l буюу дүүжингийн уртыг хуваарьтай шугамаар хэмжиж авна.
Ачааг тэнцвэрийн байрнаас 50-70 өнцгөөр хазайлган n удаа хэлбэлзэх хугацаа t-ыг сенкундомерээр хэмжээд хэлбэлзлийн үе T=t/n –ыг олно. Чөлөөт уналтын хурдатгалыг дээрх томъёогоор бодож олно.
Унагч цилиндрээр чөлөөт уналтын хурдатгалыг тодорхойлохдоо:
Цилиндрийн тогтоож буй цахилгаан соронзон гүйдлээс салгах эгшинд секундомер залгагдаж байхаар тохируулна. Энэ нөхцөлд гүйдлийг салгамагц цилиндр унаж эхлэх ба нөгөө тавиур дээр цилиндр унахад секундомер зогсоно. Энд заасан хугацаа t нь h зайд цилиндр унах хугацаа тул дээрх g=2h/t2 томъёогоор чөлөөт уналтын хурдатгалыг бодож олно.
Эдгээр аргаар тодорхойлсон хурдатгалын утгуудаа хооронд нь жишиж үзнэ. Хэмжилтийн дүнг хүснэгтэд бичнэ. Ингэхдээ нэг аргаар 3-аас доошгүй удаа хэмжихээр бодож хүснэгтээ зохионо.
Шалгах асуулт
Чөлөөт уналтын хурдатгал гэж юу вэ?
Чөлөөт уналтын хурдатгал тогтмол хэмжигдэхүүн мөн үү?
Чөлөөт уналтын хурдатгал биеийн массаас хамаарах уу?
Хэмжилт хийхдээ дүүжингийн хазайлтын өнцгийг бага байлгах хэрэгтэйн учир юу вэ?
Туршлагын үр дүн онолын тооцоотой тохирч байна уу? Зөрүү гарсан бол шалтгааныг тайлбарлана уу?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:5
Шингэний дотоод үрэлтийн (зуурамтгайн) коэффициентыг Стоксын аргаар тодорхойлох
Зорилго: Тухайн температурт шингэний зуурамтгайн (дотоод үрэлтийн ) коэффциентыг туршлагаар тодорхойлох
Хэрэглэгдэх зүйлс: Судлах шингэн бүхий шил сав, штангенциркул, секундомер, янз бүрийн диаметр бүхий үрэл, хуваарьтай шугам
Онолын үндэс :
Зуурамтгай шингэн дотор унаж буй үрэлд гурван хүч нэгэн зэрэг үйлчилнэ. Хүндийн хүч mg, өргөх хүч буюу Архимедийн хүч Fa, шингэний зүгээс үрэлд үйлчлэх эсэргүүцлийн хүч Fэс зэрэг болно.
Үрэл эгц доош хөдлөхөд түүний гадаргад наалдах шингэний үе үрэлтэй адил хурдтай хөдөлнө. Ойролцоох шингэний үеүд мөн хөдөлгөөнд орох боловч эдгээрийн хурд нь үрлээс холдох тутам төчнөөн бага байна. Иймээс орчны эсэргүүцлийг тооцохдоо үрэл , шингэн хоёрын хоорондох үрэлтийг биш , харин шингэний үрэлтийн үеүдийн хоорондох үрэлтийг тооцох хэрэгтэй. Хэрэв үрэл бүх чиглэлдээ хязгааргүй үргэлжлэх шингэний дотор эгц доошоо (унах хурд бага, үрэл жижигхэн) унаж байвал эсэргүүцлийн хүч Стоксынхоор:
(1)
үүний - шингэний дотоод үрэлтийн (зуурамтгайн ) коэффициент, - үрлийн хурд, t- үрлийн радиус. Иймд шингэн дотор унах үрлийн хөдөлгөөний тэгшитгэл:
(2)
үүнд: үрэлийн нягт ; шингэний нягт
Үрлийн хөдөлгөөний хурд ихсэхэд эсэргүүцлийн хүч ихэсч хурдатгал нь буурах ба эцэстээ үрлийн хурдатгал тэгтэй тэнцэхэд түүний хурл хамгийн их утгандаа хүрч (2) тэгшитгэл дараахь хэлбэртэй болно.
(3)
Энэ үед үрэл тогтмоол хурдтай хөдлөх ба үрэлийн ийм хөдөлгөөнийг тогтворжсон хөдөлгөөн гэнэ. Эндээс -г олбол:
(4)
Хэрэв шингэнийг агуулсан R радиустай цилиндр савны хананы нөлөөг бодолцвол шингэний дотоод үрэлтийн коэффициент:
(5)
Багаж:
Өргөн хана бүхий гадна гурван цагираган тэмдэг (d1;d2;d3) –тэй шил савыг судлах шингэнээр дүүргэнэ. Шингэний дээд талын тэмдэг d1-ээс 5-8 см дээш байна. Орчны температурын нөлөөг багасгахын тулд энэ шил саваа ус бүхий тунгалаг саван дотор хийнэ. Голдоо нүхтэй бөглөөгөөр унасан үрлийг унагана.
Гүйцэтгэх дараалал :
Үрлийн диаметрийг микрометрээр хэмжинэ.
Судлах шингэн бүхий савны хананд зураасан тэмдэг тавих ба хоёр зураасын хоорондох зай L-ийг урьдчилан хэмжсэн байна.
Металл үрлийг бөглөөний голын нүхээр унагаж үрэл эхний зураасны харалдаа ирэх эгшинд секундомерийнхээ оньсыг дарж дараагийн цагиргийг дайран өнгөрөхөд секундомероо зогсооно.
Янз бүрийн үрэл дээр туршлагыг 3-аас доошгүй удаа хийж, хэмжилтийн үр дүнг хүснэгтлэн авна.
Шалгах асуулт
Шингэний гол онцлог шинж, хий ба хатуу биеэс ялгаатай талуудыг дурдана уу?
Шингэн дотор хөдөлж байгаа хатуу биед үйлчлэх хүчнүүдийг тодорхойлж, дүгнэлт хий
Шингэний температураас түүний зуурамтгай ба урсамтгай чанар хэрхэн хамаарах вэ?
Стоксын томъёоны гаргалгаа хийнэ үү.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил :6
Агаарын харьцангуй чийгийг Августын психрометрээр тодорхойлох
Зорилго: Психрометрийн ажиллагаатай танилцаж, агаарын харьцангуй чийгийг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйл: Августын психрометр, анеройд- барометр, устай сав, термометр, психрометрийн хүснэгт, ханасан уурын нягтын хүснэгт .
Онолын үндэс:
Агаарт үргэлжийн усны уур байдаг бөгөөд орчны нөхцөлөөс шалтгаалан түүний хэмжээ байнга өөрчлөгдөнө. Усны уур нь агаарын чийгийг үүсгэнэ. Агаарын чийгийг абсолют ба харьцангуй гэсэн хоёр хэмжигдэхүүнээр тодорхойлдог.1м3 агаар дахь усны уурын хэмжээг граммаар илэрхийлснийг абсолют чийг гэнэ. Агаарт орших усны уур нь агаарын зохих хэмжээний даралтыг бий болгоно. Усны уурших хурд, янз бүрийн бодис хатах, ургамал гандах, хүний биеийн эд эрхтний төлөв чийгээс хамаараад зогсохгүй ямар температурт буйгаас хамаардаг.Үүнийг тодорхойлох хэмжигдэхүүн бол харцангуй чийг юм. Тухайн даралт ба температур дахь усны уурын (P) даралтыг мөнхүү даралт ба температур дахь ханасан уурын (P0) даралтанд харьцуулсан харьцааг процентоор илэрхийлснийг агаарын харьцангуй чийг (B) гэнэ:
(1)
Энэ нь усны уурын парциал даралтыг тухайн температур дахь ханасан уурын даралтанд харьцуулсан харьцаа юм.
Зураг1-т үзүүлсэн психрометрийн хоёр термометрийг нэг бариулд бэхэлж сэнстэй холбосон байна. Нэг термометрийн мөнгөн ус бүхий булцрууг сиймхий нойтон материалаар боож салхилуулбал ус түргэн ууршсны улмаас энэ термометрийн заалт түргэн доошилно. Ууршилтын улмаас алдах ба гаднах орчноос авах дулааны хэмжээ тэнцүү болоход чийгтэй термометрийн заалт tч доошлохоо больж тогтоно.
Нэгж хугацаанд гаднах орчноос авах дулааны тоо хэмжээ:
Үүний (t0x-t0ч) – хуурай ба чийгтэй термометрийн заалтын хамгийн их зөрүү, S-ууршиж байгаа гадарга, - дулаан дамжуулалтын коэффициент.
Харин термометрийн булцруугийн гадаргаас ууршилтын улмаас алдах дулааны тоо хэмжээ:
Үүний q-усны ууршихын дулаан, H-агаарын даралт , Px- шингэн ууршиж байгаа үеийн температур(норгосон термометрийн заалт t0ч-д харгалзах) дахь ханасан уурын даралт, P- агаар дахь усны уурын даралт, S-ууршиж байгаа гадарга, а- агаарын урсгалын хурдаас хамаарах коэффициент.
Дээр дурьдсанаар Q1 =Q2 үед термометрийн заалт тогтдог учир энэ хоёр тэгшитгэлийг тэнцүүлж агаарын даралтыг олбол:
(2)
Үүний =0.000662 –ыг психрометрийн тогтмол.
Гүйцэтгэх дараалал:
Психрометрийн ажиллагаатай сайтар танилцаж хуурай термометрийн заалт t0x –ийг тэмдэглэн авна.
Аль нэг термометрийн мөнгөн устай булцрууг чийгтэй даавуугаар ороож, сэнсний түлхүүрийг эргүүлэн заалт нь буурсаар тогтох хүртэл ажиглана. Энэ үеийн чийгтэй термометрийн заалт tч0 –ийг тэмдэглэн авна.
Анеройд- барометрийн заалтаар агаарын даралт H-ыг авна.
tч0-д харгалзах ханасан уурын даралтыг хүснэгтээс харна.
Агаарын абсолют чийгийг (2) томъёогоор бодож олно.
Харьцангуй чийгийг (1) томъёогоор бодож олно.
Хэмжилтийг 3-аас доошгүй хийнэ.
Гарсан хариуг (px ,tx , tч)- номограммтай тулгаж үз.
Шалгах асуулт:
Агаарын чийг гэж юу вэ? Ямар хэмжигдэхүүнээр түүнийг илэрхийлдэг вэ?
Ханасан уур гэж юу вэ? Ханасан уурын даралт температураас хэрхэн хамаарах вэ?
Агаарын абсолют ба харьцангуй чийгийг хэрхэн тодорхойлох вэ?
Шүүдэр үүсэх цэг гэж юу вэ?
Агаарын чийгийг хэмжих гигрометр ба психрометрийн физик үндэс, ажиллагааны зарчмыг тайлбарла.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил: 7
Шингэний гадаргын таталцлын коэффициентыг дуслын аргаар тодорхойлох
Зорилго: Шингэний гадарга таталцлын коэффициентийг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Штатив, хуваарь бүхий нарийн шил хоолой 2ш, гадарга таталцлын коэффициент нь мэдэгдээгүй шингэн, аяга
Онолын үндэс:
Шингэний гүнд молекул шингэний бусад молекултай зүг бүрт ижил хүчээр үйлчилнэ. Гэвч шингэний гадарга орчмын молекул агаарын молекулын татах хүчнээс шингэний молекулд илүү татагдаж , шингэний гүн рүү чиглэсэн хүч үйлчилнэ. Үүний улмаас шингэний шингэний гадарга дээрх молекул гүн рүү живж дулааны хөдөлгөөний улмаас шингэний гүнээс молекулууд гадарга дээр гарч ирнэ. Гэхдээ гадарга дээр гарч ирэх молекулын тоо гүнд шилжих молекулын тооноос цөөн байх тул шингэн бага талбайтай бөмбөрцөг хэлбэртэй гадарга үүсгэх эрмэлзлэлтэй болдог. Ингэснээр шингэний гадаргыг нэмэгдүүлэхдээ шингэний гүнээс молекулыг шингэний шингэний гадарга дээр гаргахын тулд ажил хийх хэрэгтэй. Энэ ажил нь үүний a- шингэний гүнээс нэг молекул гаргах ажил, n- нэгж гадаргад оногдох шингэний молекулын тоо, харин an= гээд шингэний гадаргад таталцлын коэффициент гэнэ:
Эндээс гадаргын таталцлын коэффициент нь шингэний гадаргыг нэгж талбайгаар ихэсгэхэд зарцуулах ажилтай тоон утгаараа тэнцэнэ. Шингэний гадаргын молекулуудын үйлчлэлээр нарийн хоолойд хийсэн шингэнд нэмэгдэл даралт үүснэ. Нарийн хоолойг шингэнд хийхэд нэмэлт даралт үүссэний улмаас хоолойгоор норгох шингэний түвшин хөөрөх бөгөөд үл норгох шингэнд түвшин доошлоно. Гуурсан хоолойн диаметр бага, шингэний гадарга бөмбөлөг бол нэмэлт даралт нь
Үүний R-гуурсан хоолойн шингэний гадаргын муруйлтын радиус. Шингэн гуурсыг бүрэн норгож байвал гуурсан хоолойн радиус r нь шингэний менискийн муруйлтын радиус R-тэй тэнцэнэ. Нэмэлт даралт нь
үүний шингэний нягт , g- хүндийн хүчний хурдатгал, h- шингэний хөөрөх өндөр .Гадаргын таталцлын коэффициент
Багажийн тодорхойлолт :
Босоо байрласан нарийн гуурсан хоолойноос шингэнийг дусаахад хоолойн үзүүрт бөмбөлөг хэлбэртэй дусал үүсч томорсоор бөмбөлөг гадаргын таталцлын хүч дуслын жинтэй тэнцэх үед дусал тасран доош унана. Энэ үеийн гадаргын таталцлын хүч
Үүний r- дусал тасрах үеийн дуслын хүзүүний радиус, P- нэг дуслын жин, r—ыг шууд хэмжих боломжгүй учир гадаргын таталцал бол нь мэдэгдэж байгаа нягттай, V2 эзэлхүүнтэй n2 тооны дуслаас тогтох шингэний жин .Хүзүүний радиусыг олбол: .
Харин судлах шингэний гадаргын таталцлын коэффициент тул ижил эзэлхүүнтэй шингэн дусаасан нөхцөлд
Ажлыг гүйцэтгэхдээ тогтоогуурт адил диаметртэй мл-ийн хуваарь бүхий хавчаартай хоёр шил хоолой бэхэлж нэгэнд нь нь мэдэгдэх, нөгөөд нь нь үл мэдэгдэх шингэн ижил эзэлхүүнтэйгээр авч хавчаарыг нээж шингэнийг дуслуулан тоолно.
Гүйцэтгэх дараалал :
Тогтоогуурт босоо бэхэлсэн нарийн хуваарьтай шил хоолойд хоёр шингэнээ тус тусад нь хийнэ.
Ижил эзэлхүүнтэй шингэнийг дуслуулж n2 ба n1-ыг тоолж авна.
Эдгээр утгуудаа (1) томъёонд орлуулан тавьж бодно.
Хэмжилтийг 3-аас доошгүй удаа хийж дундаж утгыг олох ба хэм жигдэхүүний тоон утгыг физик тогтмолын хүснэгтээс авна.
Шалгах асуулт
Шингэнийн гадарга дээрх молекул нь гүн дэх молекулаас юугаараа ялгаатай вэ?
Шингэний норгох бх үл норгох үзэгдлийг молекул кинетикийн онолоор тайлбарлана уу?
Гадрагын таталцлын коэффициентын физик утга юу вэ?
Шингэний менск гэж юу ба гадаргад нэмэлт даралт үүсгэдгийн учир юу вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил :8
Бодисын цахилгаан химийн эквивалентийг тодорхойлох
Зорилго: Фарадейн хуулийг ашиглан бодисын цахилгаан химийн эквивалентийг тодорхойлох
Хэрэглэгдэх зүйлс : Амперметр, реостат, гүйдлийн үүсгүүр, цаг, зэс, электрод, холбогч утаснууд, сав, жигнүүр, туухайнууд.
Онолын үндэс: Усан уусмалдаа цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг- электролит дотор гүйдлийн үүсгүүртэй холбоход зориулсан металл хавтгай электрод байна. Гүйдлийн үүсгүүрийн эерэг туйлтай холбоотой электродыг анод, сөрөг туйлтай холбоотой электродыг нь катод гэнэ. Металл доторх цахилгаан цэнэг зөөгч нь сул (чөлөөт) электронууд юм.
Усан дотор ямар нэгэн бодис уусах явцад тэрхүү бодисын жижиг хэсгүүд болох цэнэгтэй атом, молекулууд үүсдэг ба энэхүү цэнэгтэй бөөмсийг ион гэнэ. Гүйдлийн үйлчлэлийн үр дүнд биш харин бодис уусах явцад үүсэх үзэгдлийг электролитийн диссоциаци гэнэ.
Хэрэв савтай электролитын уусмалаа цахилгаан хэлхээнд холбовол сөрөг ионууд анод руу, эерэг ионууд катод руу тус тус шилжин хөдөлсний үр дүнд шингэн дотор гүйдэл гүйнэ. Иймээс цахилгаан орны үйлчлэлээр эерэг, сөрөг ионуудын чиглэлтэй журамтай хөдөлгөөнөөр электролит доторх цахилгаан гүйдэл гүйнэ. Ионт дамжууллаар электрод дээр ирж суух ионуудын тоог (N) доорх аргаар бодож олно.
Ион бүр электроны цэнэгтэй ( ) тэнцүү эсвэл ионы валент чанар z-ыг -ээр үржүүлсэнтэй тэнцүү цэнэгийг зөөнө. N тооны ионы зөөх бүх цэнэг:
Гүйцэтгэх дараалал :
Катод болгон авсан электродын массыг дэнсээр маш нарийн хэмжиж хүснэгтэд бич. Хэмжилтийг гурваас доошгүй удаа хийнэ.
Доорх схемийн дагуу хэлхээг угсарна
Хэлхээг шалгасны дараа үзэгдэл явагдаж эхлэх анхны хугацааг тэмдэглэж авна.
Реостатаар гүйдлийн хүчийг тогтмол байлгаж 20-25% -ын уусмал дундуур гүйдэл гүйлгэнэ.
Гүйдэл гүйж байх үеийн амперметрийн заалтыг тэмдэглэж авна.
Хэмжилт дуусах хугацааг тэмдэглэж авна.
Хэлхээг салгаж катод болгон авсан электродоо хатаасны дараа массыг нь жигнүүрээр хэмжинэ.
хэмжилтийг 4-5 удаа хийж хэмжилтийн дүнг хүснэгтэд бичнэ.
Доорх томъёогоор зэсийн цахилгаан химийн эквивалентыг тодорхойлж, абсолют ба харьцангуй алдааг тодорхойлно:
1-р зураг
N m1 m2 t I k
1
2
3
Шалгах асуулт
Электролиз гэж юу вэ?
Катодын масс яагаад нэмэгдсэн бэ?
Электрод дээр ялгарсан бодисын масс юунаас хамаарах вэ?
Электролизийн үзэгдлийг практикт хэрхэн ашигладаг вэ?
Химийн эквивалент, цахилгаан химийн эквивалент, Фарадейн тооны утга, эдгээрийн хоорондын холбоог тайлбарла.
Хэлхээгээр хувьсах гүйдэл гүйлгэж, бодисын цахилгаан химийн эквивалентыг тодорхойлж болох уу?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Биетийн шугаман хэмжээг штангенциркул, микрометрээр тодорхойлох
Зорилго:
- Штангенциркул, микрометрээр хэмжилт хийж сурах
- хэмжилтийнхээ үр дүнг математик аргаар боловсруулж сурах
Хэрэглэгдэх зүйл: штангенциркул, микрометр, урт ба зузааныг хэмжих биет
Онолын үндэс. Хэмжилтийн нарийвчлалыг ихэсгэхийн тулд ерийн мм-ийн хуваарьтай шугаманд нониус гэж нэрлэгдэх нэмэлт шугамыг хэрэглэдэг.(Зураг 1).
Энэхүү нониус дээр m хуваарь байх ба түүний урт нь үндсэн шугамын (m-1) хуваарийн урттай тэнцүү байдаг. Mx=(m-1)y
Үүний x- нониусын хуваарийн урт,y- үндсэн масштабын хуваарийн урт юм. Ийм нониустай шугамаар хамгийн бага хуваарийн 1/m хүртэл нарийвчлалтай хэмжилт хийдэг. хэмжигдэхүүнийг нониусын нарийвчлал гэж нэрлэх ба энэ нь нониусын хамгийн их алдааг тодорхойлно. Нониустай шугамаар хэмжилт хийхдээ хэмжих гэж буй хэрчмийн нэг үзүүрийг үндсэн шугамын нониусын О хуваарьтай, нөгөө үзүүрийг нониусын О хуваарьтай давхцуулна. Нониусын О хуваарь үндсэн шугамын x ба к+1 хуваарийн дунд тохирч байвал үндсэн аль нэг хуваарьтай яг давхцах ,n хуваарийг нониус дээрээс олж болно. Иймд хэрчмийн урт L үндсэн шугамын бүхэл хуваарийн тоо к дээр
Нониусын хуваарийн нониус дугаар n-ыг нониусын нарийвчлалаар үржүүлж (nx/m) нэмсэнтэй тэнцүү:
Зураг 2
Штангенциркул нь нониус (1) бүхий шугам юм. Штангенциркулийн хоёр үзүүр (2)-ийн хооронд хэмжих гэж байгаа биеэ хавчиж, нониусын эрэгийг чангалж, хөдөлгөөнгүй болгоод хуваарийг тоолж авна. Штангенциркулээр уртыг хэмжихээс гадна нүхний дотоод диаметрийг (Зураг 3) 3-аар, харин гүнийг 4-өөр хэмждэг. Хэрчмийн урт нь масштабын бүхэл хуваарийн тоо дээр масштабын аль нэг хуваарьтай тохирч байгаа нониусын хуваарийн дугаарыг нониусын нарийвчлалаар үржүүлж нэмсэнтэй тэнцэнэ.
Микрометрийн үндсэн шугам нь мм-ийн хуваарьтай нарийн цилиндр саваа D, нониус нь түүнийг тойрон эргэх боломжтой хүрд С дээр гаргасан хуваарь байна.Шугамын нэг хуваарь хүрдний 50 эсвэл 100 зураасанд тохирно. Энэ тооны урвуу тоо микрометр дээр бичээстэй байх ба үүнийг микрометрийн нарийвчлал гэнэ. Микрометрийн шураг эсрэг талын тулгуур А дээр шахаж нийлсэн үед хүрдний О хуваарь шугамын О-той тохирч байх ёстой. Хэмжих гэж байгаа биеэ шураг , тулгуур хоёрын дунд хавчуулж В шургийг эргүүлэх ба тулсан эсэхийг дуугаар нь мэднэ.Биеийн урт:
L=k+nm
Үүний k- шугамын хуваарь дээрх тоо, n- хүрдний заалт , m нь 0,1;0,01- тэй тэнцэх микрометрийн нарийвчлал
Гүйцэтгэх дараалал:
Штангенциркулээр металл хавтгайн урт ба зузааныг хэмжиж дараах хүснэгтэнд бичнэ.
Хэмжилтийн дугаар Хавтгайн урт
Хавтгайн зузаан
к n L=k+0.1n k N h
1
2
3
Микрометрээр мөн хавтгайн урт ба зузааныг хэмжих хэмжиж дараах хүснэгтэнд бичнэ.
Хэмжилтийн дугаар Хавтгайн урт
Хавтгайн зузаан
к n L=k+0.1n k N h
1
2
3
Хэмжилтийн үр дүнг боловсруулах:
Хэмжигдэхүүний дундаж уртыг олно. Жишээ нь урт L1, L2, L3 гэж олсон бол дундаж утга буюу n удаагийн хэмжилт хийсэн тохиолдолд гэж олно.
Хэмжилт бүрийн абсолют алдаа ба абсолют дундаж алдаа -ийг олно.
Хэмжилтийн дүнг байдлаар бичнэ.
Хэмжилтийн харьцангуй алдааг томъёогоор тодорхойлно. Хэмжих багажийн согог, хэмжих аргын дутагдал, тооцооны нарийн бус зэргээс шалтгаалж системд алдаа гарах ба энэ нь нийт алдааны бага хувийг эзлэх ёстой. Харин санамсаргүй алдааг багасгахын тулд хэмжилтийн 3,5,7 удаа хийдэг.
Шалгах асуулт
Штангенциркулээр ямар хэмжигдэхүүнийг хэдий хир нарийвчлалтай хэмжиж болох вэ?
Микрометрээр ямар хэмжигдэхүүнийг хэдий хир нарийвчлалтай хэмжиж болох вэ?
Туршлагын үр дүнг математик аргаар хэрхэн боловсруулах вэ?
Хэмжилтийн алдаа гарах үндсэн шалтгаан юу вэ? Алдааг хэрхэн багасгах вэ?
Нэгжийн СИ системийн үндсэн нэгжүүдийг нэрлэнэ үү.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Лабораторийн ажил:2
Хэмжилтийн алдаа, нарийвчлал, түүнийг тооцох нь
Физикийн шинжлэх ухаанд мэдээллийг ихэвчлэн хэмжих аргаар , тухайлбал төрөл бүрийн физик хэмжигдэхүүний утгыг туршилтаар тодорхойлж авдаг . Физик хэмжигдэхүүн X-ийг хэмжсэн утга Xхэм нь жинхэнэ утга Xжин-ээсээ үргэлж ялгаатай байдгаас
гэсэн ялгаврыг хэмжилтийн алдаа гэнэ.
Туршлагаар гаргасан физик хэмжигдэхүүний тоон утга тодорхой алдаатай байх ба ийм мэдээлэлгүйгээр түүнийг хэмжсэн нарийвчлалын тухай ярих ашиггүй юм. Хэмжилтийг ганц удаа биш олон удаа нягт нямбай хийх нь гарах үр дүнг үнэлэхэд тусалдаг билээ. Судалж буй байгалийн хуулиудыг физик хэмжигдэхүүнүүдийн хоорондох тоон хамаарлаар илэрхийлэх бөгөөд алдаа нь тооны хувьд тодорхойлогдсон бол эдгээр тоон хамаарлыг тогтоож болно. Үүнийг илэрхийлдэг олон арга байдгийн нэг нь боломжит алдааны абсоют утгын дээд хязгаар юм:
Энэхүү хязгаар ийг X гэсэн хэмжигдэхүүний хэмжилтийн үр дүн, жинхэнэ утга хоёрын зөрүүг хэмжилтийн алдаа гэх тул хэмжилтийн үр дүн нь дараах алдаатай байна:
Үүнийг тэнцэл биш байдлаар бичвэл:
Физик хэмжигдэхүүнүүдийн хооронд туршлагаар тогтоосон бүх хамаарал ийм тэнцэл биштэй төстэй.
хэмжигдэхүүн нь төрөл бүрийн хэмжигдэхүүний хэмжилтийн нарийвчлалыг жишихэд буюу хэмжих аргын нарийвчлалыг тодорхойлоход тэр бүр тохиромжтой биш байдаг. Иймд гэсэн харьцангуй алдааг, мөн практикт -ийг тус тус авдаг ба -ийг абсолют алдаа гэнэ.
Хэмжилтийн үед хайж буй хэмжигдэхүүний утгыг олохдоо уг хэмжигдэхүүнийг багажаар шууд тодорхойлно.
Шууд хэмжилтийн үед хайж буй хэмжигдэхүүний утгыг олохдоо уг хэмжигдэхүүнийг багажаар шууд тодорхойлно.
Жишээлбэл: биетийн хэмжээг шугамаар, штангенциркулаар, микрометрээр шууд хэмжинэ. Биеийн массыг дэнсээр шууд жигнэж олдог бол ямар нэг процесс явагдах хугацааг секундомерээр, хэлхээн дэхь цахилгаан гүйдлийн хүчийг амперметрээр шууд хэмжинэ.
Дам хэмжих үед хайж буй физик хэмжигдэхүүний утгыг олох нь тодорхой функцэн хамааралтай өөр физик хэмжигдэхүүнийг шууд хэмжихэд үндэслэгддэг. Жишээлбэл: биеийн дундаж нягтыг уг биеийнхээ масс, эзэлхүүнийг шууд хэмжсэний дүнг ашиглан тооцоолдог.
Хэмжилтийн алдааг бүдүүлэг алдаа, системт ба санамсаргүй (тохиолдлын ) алдаа гэж гурав гэж ангилна. Бүдүүлэг алдаа нь хэмжих багажийн эвдрэл, багажийн заалтыг тэмдэглэх тоолохдоо туршаачаас гаргах алдаа ба хэмжилтийн нөхцлийг огцом өөрчлөхтэй холбоотой. Энэ үед гарах хэмжилтийн үр дүнг огт тооцохгүй буюу шинээр хэмжих хэрэгтэй болдог. Нэг хэмжигдэхүүнийг олон дахин хэмжих үед тодорхой зүй тогтлоор тогтмол гарах алдааг хэмжилтийн системт алдаа гэнэ. Системт алдаанд арга зүйн болон багажийн алдаа орно.
Арга зүйн алдаа бол хэмжилтэнд хэрэглэж буй аргын дутагдлаас, физик үзэгдлийг тайлбарлаж буй онолын төгс бишээс, хэрэглэж буй томъёоны тодорхой бишээс тус тус үүдэн гардаг. Жишээлбэл: аналитик дэнсээр биеийг жигнэхэд агаарын зүгээс биед ба туухайнд үйлчлэх хүч өөр өөр байвал арга зүйн алдаа гарна. Хэмжих аргаа боловсронгуй болгох замаар, тэрчлэн тооцоолох томъёогоо нарийвчлах замаар арга зүйн алдааг багасгадаг байна.
Багажийн алдаа бол хэмжих багажийн хийц төгс биш, нарийвчлал багаас(хөшүүргэн дэнсний мөрийн урт ялгаатай байх, зүүт багажинд зүүний эргэлтийн тэнхлэгтэй хуваарийн төв давхцаагүй байх, температурыг өөрчлөх үед гар секундометрийн явалт өөрчлөгдөх зэргээс) болж үүснэ. Багажаа төгс нарийвчлалтай болгосноор багажийн алдаа багасах боловч бүрэн арилгах боломжгүй юм.
Нэг физик хэмжигдэхүүнийг олон дахин хэмжих үед түүний абсолют утга ба тэмдэг нь өөрчлөгдсөнөөс гарах алдааг хэмжилтийн санамсаргүй (тохиолдлын) алдаа гэнэ.Ийм санамсаргүй алдаа нь тооцож үл болох олон хүчин зүйлсийн улмаас гардаг. Жишээлбэл: нэн мэдрэмтгий аналитик хөшүүргэн дэнсний заалтанд тавган дээр тогтсон тоос нөлөөлнө, мөн туршаачийн хуруу дэнсний мөрөнд ойрхон байсны улмаас халж уртсах, дэнсний тавагны орчмын агаарын конвекцын гүйдэл зэрэг шалтгаан нөлөөлдөг байна.
Шууд хэмжиж буй физик хэмжигдэхүүн X-ийн хамгийн үнэний хувьтай утга арифметикийн дундаж утга -ийг n удаагийн хэмжилтийн үр дүн X1, X2 ,…Xn-ээр илэрхийлбэл:
Иймээс X хэмжигдэхүүний эцсийн үр дүн
Харин системт алдаа нь тооцохооргүй, санамсаргүй алдаа нь Гауссын түгэлтэнд (бид хэмжиж буй хэмжигдэхүүн нь тасралтгүй бол Гауссын түгэлтээр, тасралтгүй бол Пауссоны түгэлтээр тодорхойлогддог) захирагдаж байвал хэмжилтийн үед стандарт (квадратын дундаж) алдаа:
Харин шууд хэмжилтийн системт стандарт алдаа ба стандарт санамсаргүй алдаа хоёрыг хоёуланг нь тооцвол X гэсэн хэмжигдэхүүний хэмжилтийн стандарт алдааг
Томъёогоор олно.
Багажийн алдаа нь уг багажийнхаа паспортанд бичсэн баримт (багажийн хэмжих дээд хязгаар-Xmax) ба нарийвчлал K-гаар тодорхойлогддог:
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:3
Хатуу, шингэн биеийн нягтыг пикнометрээр тодорхойлох
Зорилго:
- Хатуу, шингэн биеийн нягтыг пикнометрээр тодорхойлох
- Шингэний нягтыг пикнометрээр тодорхойлсон утгаа ареометрээр хэмжилт хийж шалгах
Хэрэглэгдэх зүйл: Нягтыг тодорхойлох жижиг хатуу бие, шингэн , дэнс, пикнометр, ареометр, нэрмэл ус.
Онолын үндэс. Тодорхой эзэлхүүнтэй шилэн савыг пикнометр гэнэ. Хэрэв хатуу биеийн масс m1 нэрмэл устай пикнометрийн масс m2 , хатуу биет бүхий устай пикнометрийн масс m3 бол хатуу биетээр түрэгдэн гарсан усны масс байх тул эзэлхүүн нь :
байна. үүний нь тухайн температур дахь усны нягт. Хатуу биеийн эзэлхүүн түрсэн усныхаа эзэлхүүнтэй тэнцүү учраас нягт нь буюу (1) байна. Пикнометрт сүү, цус, ундаа гэх мэт нягтыг тодорхойлох гэж буй шингэнээ хийж дэнслэхэд масс нь m4 байсан бол эзэлхүүн нь байх ёстой. Үүнд m0 –пикнометрийн масс. Нөгөө талаас пикнометр дэх усны эзэлхүүн тул эдгээрийг тэнцүүлж бичээд шингэний нягт -ыг олбол:
гарна. Шингэний нягтыг түргэн хугацаанд их биш нарийвчлалтай тодорхойлоход зориулсан багаж бол ареометр юм. Ареометрийн ажиллах зарчим нь Архимедийн хуулинд үндэслэнэ. Шингэн дотор хөвж байгаа ареометрийн жин нь түүний живсэн хэсгийн түрж гаргасан шингэний жинтэй тэнцэнэ.Нягтыг нь тодорхойлох гэж байгаа шингэнээ ареометрийн бүдүүн хэсгийн диаметрээс 2 дахин их диаметртэй саванд хийж, түүндээ ареометрээ болгоомжтой бупэл хөдөлгөөнгүй болмогц шингэний түвшинд харгалзах хуваарийг тэмдэглэн авна.
Гүйцэтгэх дараалал:
Хатуу биеийн нягтыг пикнометрээр тодорхойлохдоо:
Хатуу биеийн масс m1-ыг дэнсэлж олно.
Пикнометрт тэмдэглэсэн хуваарийг хүртэл нэрмэл ус хийж, устай пикнометрийн масс m2-ыг хэмжинэ.
Пикнометртэй усандаа нягтыг тодорхойлох хатуу биеэ хийж пикнометрийн хуваариас дээш гарсан усыг соруулж буюу уудаг цаасанд шингээж авна. Ингээд хатуу биет бүхий устай пикнометрийн масс m3-ыг хэмжинэ.
Хэмжиж олсон утгуудаар хатуу биеийн нягтыг (1) томъёогоор бодно.Хэмжилтийг 3-аас доошгүй удаа давтан хийж, хатуу биеийн нягтыг дундаж утга ба алдааг тооцоолно.
Шингэний нягтыг пикнометрээр тодорхойлохдоо:
- Пикнометрийн масс m0-ыг дэнсэлнэ.
- Пикнометртээ шинжлэх шингэнээ хийж, масс m4-ыг хэмжинэ.
- Устай пикнометрийн масс m2-ээс пикнометрийн масс m0-ыг хасвал пикнометр дахь усны масс гарна.
Савтай ус ба шинжлэх шингэн дотор ареометрээ хийж , нягт хэмжинэ. Хэмжилтийн дүнг дараах хүснэгтэнд бичнэ.
Хэмжилийн дугаар m1 m2 m3 М0 М4
ареометрээр
1
2
3
Шингэний нягтыг (2) томъёогоор бодож олоод, ареометрээ хэмжсэн утгатайгаа жишиж үзнэ. Хэмжилтийг 3-аас доошгүй удаа давтан хийж дундаж утгыг олно.
Шалгах асуулт
Ямар нөхцөлд хатуу биеийн нягтыг пикнометрээр тодорхойлох нь зохимжтой вэ?
Шингэний нягтыг пикнометрээр яаж тодорхойлох вэ?
Ареометрээр олсон утга ьн жинхэнэ утгатай тохирч байна уу? Зөрж байвал шатгааныг нь тайлбарла.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил: 4
Биеийн чөлөөт уналтын хурдатгалыг тодорхойлох
Зорилго: Биеийн чөлөөт уналтын хурдатгалыг тухайн газар нутагт тодорхойлох, өөр өөр аргаар хэмжсэн утгуудыг харьцуулан үзэх.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Математик дүүжин, секундомер, шугам, физик дүүжин унагч цилиндр.
Онолын үндэс: Дэлхийн гадарга дээр байгаа m тасстай бие ба дэлхийн таталцлын хүч F=γМ/R2 =9.81м/c2 гарна. Энд дэлхийг R=6400км радиустай бөмбөрцөг гэж үзэв. Үүнд дэлхийн хоногийн эргэлтийн өнцөг хурд ω ба тухайн газар нутгийн өргөрөг φ-ыг оруулж бичвэл
g=γ M/〖(R+h)〗^2 ω^2 Rcosφ
Үүний h нь дэлхийн гадаргаас бие байгаа цэг хүртэлх өндөр. Энэ өөрчлөлт нь маш бага хувь байдгаас тооцдоггүй боловч тухайн газар нутагт g-ийг туршлагаар тодорхойлж болох юм. Хүндийн төвийг дайраагүй үл хөдлөх хэвтээ тэнхлэгийг тойрон хүндийн хүчний үйлчлэлээр хэлбэлзэж буй хатуу биеийг физик дүүжин гэх ба хэлбэлзлийн үе нь
Т=2π√(J/mgl)
байна. Үүнйи J –инерцийн момент, l –үл хөдлөх тэнхлэгээс хүндийн төв хүртэлх зай.
Хүндийн хүчнйи үйлчлэлээр босоо хавтгайд хэлбэлзэж буй, үл сунах нарийн утсанд дүүжилсэн m масстай цэгийг математик дүүжин гэнэ.
Математик дүүжингийн инерцийн момент J=ml^2 тул хэлбэлзлийн үе нь
Т=2π√(l/g)
болно. Эндээс чөлөөт уналтын хурдатгалыг олбол
g=(4 π^2 l)/T^2
байна.
Зөвхөн хүндийн хүчний үйлчлэлээр унаж буй m масстай биеийн t хугацаанд явсан зам нь
h=(gt^2)/2
тул
g=(2 h)/t^2
байна. Иймд h ба t –ыг хэмжсэнээр g- ыг тодорхойлж болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Физик дүүжингийн чөлөөт уналтын хурдатгалыг тодорхойлохдоо:
Шууд байрлал дээр n удаа хэлбэлзэх хугацаа t1 -ыг секундомерээр хэмжиж хэлбэлзлийн үе T1 =t1/n1 –ийг хэмжиж олно.
Дүүжингийн эргүүлсэн байрлал дээр мөн n удаа хэлбэлзэх хугацаа t2- хэмжиж хэлбэлзлийн үе T2 =t2/n2 –ийг олно. Хэрэв T_1≠T_2 байвал хэмжилтийн ачааны байрлалыг бага зэрэг өөрчлөн давтан хийнэ.
Хэлбэлзлийн үе T_1≠T_2=T болсон үед чөлөөт уналтын хурдатгалыг
g=(2 h)/t^2
Томъёогоор бодож олно.
Математик дүүжингээр чөлөөт уналтын хурдатгалыг тодорхойлохдоо:
Дүүжинг бэхэлсэн цэгээс ачааны хүндийн төв хүртэлх зай l буюу дүүжингийн уртыг хуваарьтай шугамаар хэмжиж авна.
Ачааг тэнцвэрийн байрнаас 50-70 өнцгөөр хазайлган n удаа хэлбэлзэх хугацаа t-ыг сенкундомерээр хэмжээд хэлбэлзлийн үе T=t/n –ыг олно. Чөлөөт уналтын хурдатгалыг дээрх томъёогоор бодож олно.
Унагч цилиндрээр чөлөөт уналтын хурдатгалыг тодорхойлохдоо:
Цилиндрийн тогтоож буй цахилгаан соронзон гүйдлээс салгах эгшинд секундомер залгагдаж байхаар тохируулна. Энэ нөхцөлд гүйдлийг салгамагц цилиндр унаж эхлэх ба нөгөө тавиур дээр цилиндр унахад секундомер зогсоно. Энд заасан хугацаа t нь h зайд цилиндр унах хугацаа тул дээрх g=2h/t2 томъёогоор чөлөөт уналтын хурдатгалыг бодож олно.
Эдгээр аргаар тодорхойлсон хурдатгалын утгуудаа хооронд нь жишиж үзнэ. Хэмжилтийн дүнг хүснэгтэд бичнэ. Ингэхдээ нэг аргаар 3-аас доошгүй удаа хэмжихээр бодож хүснэгтээ зохионо.
Шалгах асуулт
Чөлөөт уналтын хурдатгал гэж юу вэ?
Чөлөөт уналтын хурдатгал тогтмол хэмжигдэхүүн мөн үү?
Чөлөөт уналтын хурдатгал биеийн массаас хамаарах уу?
Хэмжилт хийхдээ дүүжингийн хазайлтын өнцгийг бага байлгах хэрэгтэйн учир юу вэ?
Туршлагын үр дүн онолын тооцоотой тохирч байна уу? Зөрүү гарсан бол шалтгааныг тайлбарлана уу?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:5
Шингэний дотоод үрэлтийн (зуурамтгайн) коэффициентыг Стоксын аргаар тодорхойлох
Зорилго: Тухайн температурт шингэний зуурамтгайн (дотоод үрэлтийн ) коэффциентыг туршлагаар тодорхойлох
Хэрэглэгдэх зүйлс: Судлах шингэн бүхий шил сав, штангенциркул, секундомер, янз бүрийн диаметр бүхий үрэл, хуваарьтай шугам
Онолын үндэс :
Зуурамтгай шингэн дотор унаж буй үрэлд гурван хүч нэгэн зэрэг үйлчилнэ. Хүндийн хүч mg, өргөх хүч буюу Архимедийн хүч Fa, шингэний зүгээс үрэлд үйлчлэх эсэргүүцлийн хүч Fэс зэрэг болно.
Үрэл эгц доош хөдлөхөд түүний гадаргад наалдах шингэний үе үрэлтэй адил хурдтай хөдөлнө. Ойролцоох шингэний үеүд мөн хөдөлгөөнд орох боловч эдгээрийн хурд нь үрлээс холдох тутам төчнөөн бага байна. Иймээс орчны эсэргүүцлийг тооцохдоо үрэл , шингэн хоёрын хоорондох үрэлтийг биш , харин шингэний үрэлтийн үеүдийн хоорондох үрэлтийг тооцох хэрэгтэй. Хэрэв үрэл бүх чиглэлдээ хязгааргүй үргэлжлэх шингэний дотор эгц доошоо (унах хурд бага, үрэл жижигхэн) унаж байвал эсэргүүцлийн хүч Стоксынхоор:
(1)
үүний - шингэний дотоод үрэлтийн (зуурамтгайн ) коэффициент, - үрлийн хурд, t- үрлийн радиус. Иймд шингэн дотор унах үрлийн хөдөлгөөний тэгшитгэл:
(2)
үүнд: үрэлийн нягт ; шингэний нягт
Үрлийн хөдөлгөөний хурд ихсэхэд эсэргүүцлийн хүч ихэсч хурдатгал нь буурах ба эцэстээ үрлийн хурдатгал тэгтэй тэнцэхэд түүний хурл хамгийн их утгандаа хүрч (2) тэгшитгэл дараахь хэлбэртэй болно.
(3)
Энэ үед үрэл тогтмоол хурдтай хөдлөх ба үрэлийн ийм хөдөлгөөнийг тогтворжсон хөдөлгөөн гэнэ. Эндээс -г олбол:
(4)
Хэрэв шингэнийг агуулсан R радиустай цилиндр савны хананы нөлөөг бодолцвол шингэний дотоод үрэлтийн коэффициент:
(5)
Багаж:
Өргөн хана бүхий гадна гурван цагираган тэмдэг (d1;d2;d3) –тэй шил савыг судлах шингэнээр дүүргэнэ. Шингэний дээд талын тэмдэг d1-ээс 5-8 см дээш байна. Орчны температурын нөлөөг багасгахын тулд энэ шил саваа ус бүхий тунгалаг саван дотор хийнэ. Голдоо нүхтэй бөглөөгөөр унасан үрлийг унагана.
Гүйцэтгэх дараалал :
Үрлийн диаметрийг микрометрээр хэмжинэ.
Судлах шингэн бүхий савны хананд зураасан тэмдэг тавих ба хоёр зураасын хоорондох зай L-ийг урьдчилан хэмжсэн байна.
Металл үрлийг бөглөөний голын нүхээр унагаж үрэл эхний зураасны харалдаа ирэх эгшинд секундомерийнхээ оньсыг дарж дараагийн цагиргийг дайран өнгөрөхөд секундомероо зогсооно.
Янз бүрийн үрэл дээр туршлагыг 3-аас доошгүй удаа хийж, хэмжилтийн үр дүнг хүснэгтлэн авна.
Шалгах асуулт
Шингэний гол онцлог шинж, хий ба хатуу биеэс ялгаатай талуудыг дурдана уу?
Шингэн дотор хөдөлж байгаа хатуу биед үйлчлэх хүчнүүдийг тодорхойлж, дүгнэлт хий
Шингэний температураас түүний зуурамтгай ба урсамтгай чанар хэрхэн хамаарах вэ?
Стоксын томъёоны гаргалгаа хийнэ үү.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил :6
Агаарын харьцангуй чийгийг Августын психрометрээр тодорхойлох
Зорилго: Психрометрийн ажиллагаатай танилцаж, агаарын харьцангуй чийгийг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйл: Августын психрометр, анеройд- барометр, устай сав, термометр, психрометрийн хүснэгт, ханасан уурын нягтын хүснэгт .
Онолын үндэс:
Агаарт үргэлжийн усны уур байдаг бөгөөд орчны нөхцөлөөс шалтгаалан түүний хэмжээ байнга өөрчлөгдөнө. Усны уур нь агаарын чийгийг үүсгэнэ. Агаарын чийгийг абсолют ба харьцангуй гэсэн хоёр хэмжигдэхүүнээр тодорхойлдог.1м3 агаар дахь усны уурын хэмжээг граммаар илэрхийлснийг абсолют чийг гэнэ. Агаарт орших усны уур нь агаарын зохих хэмжээний даралтыг бий болгоно. Усны уурших хурд, янз бүрийн бодис хатах, ургамал гандах, хүний биеийн эд эрхтний төлөв чийгээс хамаараад зогсохгүй ямар температурт буйгаас хамаардаг.Үүнийг тодорхойлох хэмжигдэхүүн бол харцангуй чийг юм. Тухайн даралт ба температур дахь усны уурын (P) даралтыг мөнхүү даралт ба температур дахь ханасан уурын (P0) даралтанд харьцуулсан харьцааг процентоор илэрхийлснийг агаарын харьцангуй чийг (B) гэнэ:
(1)
Энэ нь усны уурын парциал даралтыг тухайн температур дахь ханасан уурын даралтанд харьцуулсан харьцаа юм.
Зураг1-т үзүүлсэн психрометрийн хоёр термометрийг нэг бариулд бэхэлж сэнстэй холбосон байна. Нэг термометрийн мөнгөн ус бүхий булцрууг сиймхий нойтон материалаар боож салхилуулбал ус түргэн ууршсны улмаас энэ термометрийн заалт түргэн доошилно. Ууршилтын улмаас алдах ба гаднах орчноос авах дулааны хэмжээ тэнцүү болоход чийгтэй термометрийн заалт tч доошлохоо больж тогтоно.
Нэгж хугацаанд гаднах орчноос авах дулааны тоо хэмжээ:
Үүний (t0x-t0ч) – хуурай ба чийгтэй термометрийн заалтын хамгийн их зөрүү, S-ууршиж байгаа гадарга, - дулаан дамжуулалтын коэффициент.
Харин термометрийн булцруугийн гадаргаас ууршилтын улмаас алдах дулааны тоо хэмжээ:
Үүний q-усны ууршихын дулаан, H-агаарын даралт , Px- шингэн ууршиж байгаа үеийн температур(норгосон термометрийн заалт t0ч-д харгалзах) дахь ханасан уурын даралт, P- агаар дахь усны уурын даралт, S-ууршиж байгаа гадарга, а- агаарын урсгалын хурдаас хамаарах коэффициент.
Дээр дурьдсанаар Q1 =Q2 үед термометрийн заалт тогтдог учир энэ хоёр тэгшитгэлийг тэнцүүлж агаарын даралтыг олбол:
(2)
Үүний =0.000662 –ыг психрометрийн тогтмол.
Гүйцэтгэх дараалал:
Психрометрийн ажиллагаатай сайтар танилцаж хуурай термометрийн заалт t0x –ийг тэмдэглэн авна.
Аль нэг термометрийн мөнгөн устай булцрууг чийгтэй даавуугаар ороож, сэнсний түлхүүрийг эргүүлэн заалт нь буурсаар тогтох хүртэл ажиглана. Энэ үеийн чийгтэй термометрийн заалт tч0 –ийг тэмдэглэн авна.
Анеройд- барометрийн заалтаар агаарын даралт H-ыг авна.
tч0-д харгалзах ханасан уурын даралтыг хүснэгтээс харна.
Агаарын абсолют чийгийг (2) томъёогоор бодож олно.
Харьцангуй чийгийг (1) томъёогоор бодож олно.
Хэмжилтийг 3-аас доошгүй хийнэ.
Гарсан хариуг (px ,tx , tч)- номограммтай тулгаж үз.
Шалгах асуулт:
Агаарын чийг гэж юу вэ? Ямар хэмжигдэхүүнээр түүнийг илэрхийлдэг вэ?
Ханасан уур гэж юу вэ? Ханасан уурын даралт температураас хэрхэн хамаарах вэ?
Агаарын абсолют ба харьцангуй чийгийг хэрхэн тодорхойлох вэ?
Шүүдэр үүсэх цэг гэж юу вэ?
Агаарын чийгийг хэмжих гигрометр ба психрометрийн физик үндэс, ажиллагааны зарчмыг тайлбарла.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил: 7
Шингэний гадаргын таталцлын коэффициентыг дуслын аргаар тодорхойлох
Зорилго: Шингэний гадарга таталцлын коэффициентийг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Штатив, хуваарь бүхий нарийн шил хоолой 2ш, гадарга таталцлын коэффициент нь мэдэгдээгүй шингэн, аяга
Онолын үндэс:
Шингэний гүнд молекул шингэний бусад молекултай зүг бүрт ижил хүчээр үйлчилнэ. Гэвч шингэний гадарга орчмын молекул агаарын молекулын татах хүчнээс шингэний молекулд илүү татагдаж , шингэний гүн рүү чиглэсэн хүч үйлчилнэ. Үүний улмаас шингэний шингэний гадарга дээрх молекул гүн рүү живж дулааны хөдөлгөөний улмаас шингэний гүнээс молекулууд гадарга дээр гарч ирнэ. Гэхдээ гадарга дээр гарч ирэх молекулын тоо гүнд шилжих молекулын тооноос цөөн байх тул шингэн бага талбайтай бөмбөрцөг хэлбэртэй гадарга үүсгэх эрмэлзлэлтэй болдог. Ингэснээр шингэний гадаргыг нэмэгдүүлэхдээ шингэний гүнээс молекулыг шингэний шингэний гадарга дээр гаргахын тулд ажил хийх хэрэгтэй. Энэ ажил нь үүний a- шингэний гүнээс нэг молекул гаргах ажил, n- нэгж гадаргад оногдох шингэний молекулын тоо, харин an= гээд шингэний гадаргад таталцлын коэффициент гэнэ:
Эндээс гадаргын таталцлын коэффициент нь шингэний гадаргыг нэгж талбайгаар ихэсгэхэд зарцуулах ажилтай тоон утгаараа тэнцэнэ. Шингэний гадаргын молекулуудын үйлчлэлээр нарийн хоолойд хийсэн шингэнд нэмэгдэл даралт үүснэ. Нарийн хоолойг шингэнд хийхэд нэмэлт даралт үүссэний улмаас хоолойгоор норгох шингэний түвшин хөөрөх бөгөөд үл норгох шингэнд түвшин доошлоно. Гуурсан хоолойн диаметр бага, шингэний гадарга бөмбөлөг бол нэмэлт даралт нь
Үүний R-гуурсан хоолойн шингэний гадаргын муруйлтын радиус. Шингэн гуурсыг бүрэн норгож байвал гуурсан хоолойн радиус r нь шингэний менискийн муруйлтын радиус R-тэй тэнцэнэ. Нэмэлт даралт нь
үүний шингэний нягт , g- хүндийн хүчний хурдатгал, h- шингэний хөөрөх өндөр .Гадаргын таталцлын коэффициент
Багажийн тодорхойлолт :
Босоо байрласан нарийн гуурсан хоолойноос шингэнийг дусаахад хоолойн үзүүрт бөмбөлөг хэлбэртэй дусал үүсч томорсоор бөмбөлөг гадаргын таталцлын хүч дуслын жинтэй тэнцэх үед дусал тасран доош унана. Энэ үеийн гадаргын таталцлын хүч
Үүний r- дусал тасрах үеийн дуслын хүзүүний радиус, P- нэг дуслын жин, r—ыг шууд хэмжих боломжгүй учир гадаргын таталцал бол нь мэдэгдэж байгаа нягттай, V2 эзэлхүүнтэй n2 тооны дуслаас тогтох шингэний жин .Хүзүүний радиусыг олбол: .
Харин судлах шингэний гадаргын таталцлын коэффициент тул ижил эзэлхүүнтэй шингэн дусаасан нөхцөлд
Ажлыг гүйцэтгэхдээ тогтоогуурт адил диаметртэй мл-ийн хуваарь бүхий хавчаартай хоёр шил хоолой бэхэлж нэгэнд нь нь мэдэгдэх, нөгөөд нь нь үл мэдэгдэх шингэн ижил эзэлхүүнтэйгээр авч хавчаарыг нээж шингэнийг дуслуулан тоолно.
Гүйцэтгэх дараалал :
Тогтоогуурт босоо бэхэлсэн нарийн хуваарьтай шил хоолойд хоёр шингэнээ тус тусад нь хийнэ.
Ижил эзэлхүүнтэй шингэнийг дуслуулж n2 ба n1-ыг тоолж авна.
Эдгээр утгуудаа (1) томъёонд орлуулан тавьж бодно.
Хэмжилтийг 3-аас доошгүй удаа хийж дундаж утгыг олох ба хэм жигдэхүүний тоон утгыг физик тогтмолын хүснэгтээс авна.
Шалгах асуулт
Шингэнийн гадарга дээрх молекул нь гүн дэх молекулаас юугаараа ялгаатай вэ?
Шингэний норгох бх үл норгох үзэгдлийг молекул кинетикийн онолоор тайлбарлана уу?
Гадрагын таталцлын коэффициентын физик утга юу вэ?
Шингэний менск гэж юу ба гадаргад нэмэлт даралт үүсгэдгийн учир юу вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил :8
Бодисын цахилгаан химийн эквивалентийг тодорхойлох
Зорилго: Фарадейн хуулийг ашиглан бодисын цахилгаан химийн эквивалентийг тодорхойлох
Хэрэглэгдэх зүйлс : Амперметр, реостат, гүйдлийн үүсгүүр, цаг, зэс, электрод, холбогч утаснууд, сав, жигнүүр, туухайнууд.
Онолын үндэс: Усан уусмалдаа цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг- электролит дотор гүйдлийн үүсгүүртэй холбоход зориулсан металл хавтгай электрод байна. Гүйдлийн үүсгүүрийн эерэг туйлтай холбоотой электродыг анод, сөрөг туйлтай холбоотой электродыг нь катод гэнэ. Металл доторх цахилгаан цэнэг зөөгч нь сул (чөлөөт) электронууд юм.
Усан дотор ямар нэгэн бодис уусах явцад тэрхүү бодисын жижиг хэсгүүд болох цэнэгтэй атом, молекулууд үүсдэг ба энэхүү цэнэгтэй бөөмсийг ион гэнэ. Гүйдлийн үйлчлэлийн үр дүнд биш харин бодис уусах явцад үүсэх үзэгдлийг электролитийн диссоциаци гэнэ.
Хэрэв савтай электролитын уусмалаа цахилгаан хэлхээнд холбовол сөрөг ионууд анод руу, эерэг ионууд катод руу тус тус шилжин хөдөлсний үр дүнд шингэн дотор гүйдэл гүйнэ. Иймээс цахилгаан орны үйлчлэлээр эерэг, сөрөг ионуудын чиглэлтэй журамтай хөдөлгөөнөөр электролит доторх цахилгаан гүйдэл гүйнэ. Ионт дамжууллаар электрод дээр ирж суух ионуудын тоог (N) доорх аргаар бодож олно.
Ион бүр электроны цэнэгтэй ( ) тэнцүү эсвэл ионы валент чанар z-ыг -ээр үржүүлсэнтэй тэнцүү цэнэгийг зөөнө. N тооны ионы зөөх бүх цэнэг:
Гүйцэтгэх дараалал :
Катод болгон авсан электродын массыг дэнсээр маш нарийн хэмжиж хүснэгтэд бич. Хэмжилтийг гурваас доошгүй удаа хийнэ.
Доорх схемийн дагуу хэлхээг угсарна
Хэлхээг шалгасны дараа үзэгдэл явагдаж эхлэх анхны хугацааг тэмдэглэж авна.
Реостатаар гүйдлийн хүчийг тогтмол байлгаж 20-25% -ын уусмал дундуур гүйдэл гүйлгэнэ.
Гүйдэл гүйж байх үеийн амперметрийн заалтыг тэмдэглэж авна.
Хэмжилт дуусах хугацааг тэмдэглэж авна.
Хэлхээг салгаж катод болгон авсан электродоо хатаасны дараа массыг нь жигнүүрээр хэмжинэ.
хэмжилтийг 4-5 удаа хийж хэмжилтийн дүнг хүснэгтэд бичнэ.
Доорх томъёогоор зэсийн цахилгаан химийн эквивалентыг тодорхойлж, абсолют ба харьцангуй алдааг тодорхойлно:
1-р зураг
N m1 m2 t I k
1
2
3
Шалгах асуулт
Электролиз гэж юу вэ?
Катодын масс яагаад нэмэгдсэн бэ?
Электрод дээр ялгарсан бодисын масс юунаас хамаарах вэ?
Электролизийн үзэгдлийг практикт хэрхэн ашигладаг вэ?
Химийн эквивалент, цахилгаан химийн эквивалент, Фарадейн тооны утга, эдгээрийн хоорондын холбоог тайлбарла.
Хэлхээгээр хувьсах гүйдэл гүйлгэж, бодисын цахилгаан химийн эквивалентыг тодорхойлж болох уу?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
No comments:
Post a Comment