Φυσική Γ΄ Λυκείου Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Φυσική Γ΄ Λυκείου Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Προσδιορισμός της Ροπής Αδράνειας κυλινδρικού σώματος με τη χρήση της Συσκευής Κεκλιμένου Επιπέδου Πολλαπλών Χρήσεων

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Συσκευή κεκλιμένου επιπέδου πολλαπλών χρήσεων με το Ηλεκτρονικό διαστημόμετρο Χρονόμετρο-φωτοπύλες-πλαστικός σύνδεσμος τύπου Α Μεταλλικός κύλινδρος (ή στεφανι ή μπαταρία ΑΑ) Υποδεκάμετρο – Αεροστάθμη-κλειδί τύπου Allen Όλα τα παραπάνω περιέχονται στη σειρά οργάνων μηχανικής

Συναρμολόγηση Διάταξης Ξεβιδώνουμε λίγο τη βίδα που στηρίζει τον δεξί κατακόρυφο σωλήνα, τοποθετούμε το ηλεκτρονικό διαστημόμετρο στη θέση του και ξαναβιδώνουμε τη βίδα. Χαλαρώνουμε λίγο τις δύο βίδες που στερεώνουν το διάδρομο κύλισης ώστε να μπορούμε να τον ανασηκώνουμε σχηματίζοντας διαφορετικές γωνίες με την οριζόντιο.

Συναρμολόγηση Διάταξης Στηρίζουμε τις δυο φωτοπύλες στο διάδρομο κύλισης σε δυο θέσεις που απέχουν μεταξύ τους απόσταση L, χρησιμοποιώντας τον πλαστικό σύνδεσμο τύπου Α

Θεωρητικές Επισημάνσεις Φ2,U2 H h L Φ1,U1 Lo Από τα όμοια τρίγωνα βρίσκουμε Lo/L=H/h άρα h=H.(L/Lo) Από τις εξισώσεις κίνησης βρίσκουμε ότι η επιτάχυνση του κυλίνδρου είναι: αcm= Χρησιμοποιώντας την αρχή διατήρησης της μηχανικής ενέργειας για την κύλιση του σώματος βρίσκουμε ότι η επιτάχυνση είναι ανάλογη του ύψους του κεκλιμένου επιπέδου: αcm=

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ F1 ΧΡΟΝΟΜΕΤΡΟΥ Το χρονόμετρο λειτουργεί για όσο χρόνο Δt απαιτείται για να περάσει ένα αδιαφανές αντικείμενο μπροστά από τη φωτοπύλη. Αν τώρα γνωρίζουμε και το μήκος του αντικειμένου (d) είναι δυνατό να υπολογίσουμε την ταχύτητά του (μέση ταχύτητα) υ=d/Δt Η λειτουργία αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για δυο φωτοπύλες συνδεδεμένες ταυτόχρονα, με την κάθε μια να μετρά τους χρόνους διέλευσης αντικειμένων ανεξάρτητα της άλλης. Πατώντας το διακόπτη «Δ2», στην οθόνη θα φαίνονται διαδοχικά οι χρόνοι διέλευσης του αντικειμένου από την πρώτη και τη δεύτερη φωτοπύλη.

Πειραματική Διαδικασία Με το υποδεκάμετρο μετράμε το μήκος L μεταξύ των φωτοπυλών και το καταγράφουμε στον ΠΙΝΑΚΑ Α. Στον ΠΙΝΑΚΑ Α καταγράφουμε επίσης το Lo και τη διαμετρο D του κυλίνδρου, και υπολογίζουμε την ακτίνα του (αν χρησιμοποιήσουμε άλλα σώματα όπως μια μπαταρία, θα πρέπει να μετρήσουμε τη διάμετρο με ένα διαστημόμετρο) Ελέγχουμε την οριζοντίωση του διαδρόμου κύλισης με το αλφάδι. Μηδενίζουμε την κλίμακα του ηλεκτρονικού διαστημόμετρου σε αυτή τη θέση με το κίτρινο πλήκτρο «ZERO». Ανυψώνουμε το κεκλιμένο επίπεδο κατά Η, το οποίο και μετράμε με το ηλεκτρονικό διαστημόμετρο και το καταγράφουμε στον ΠΙΝΑΚΑ Β στη στήλη 1 Ενεργοποιούμε το ηλεκτρονικό χρονόμετρο στον τρόπο λειτουργίας «F1». Το χρονόμετρο είναι έτοιμο να καταγράψει τους χρόνους διέλευσης του κυλίνδρου από τις φωτοπύλες

Πειραματική Διαδικασία Πειραματική Διαδικασία Αφήνουμε τον κύλινδρο να κυλίσει από το ανώτατο σημείο του κεκλιμένου επιπέδου. Το χρονόμετρο καταγράφει τους χρόνους t1 και t2 διέλευσης του κυλίνδρου από τις φωτοπύλες 1 και 2. Μεταφέρουμε τους χρόνους στις στήλες 3 και 4 του ΠΙΝΑΚΑ Β Μηδενίζουμε το χρονόμετρο και επαναλαμβάνουμε τα παραπάνω βήματα για πέντε ή έξι ακόμα ύψη Η. Καταγράφουμε τις μετρήσεις στον ΠΙΝΑΚΑ Β.

κατασκευάζουμε την γραφική παράσταση αcm=f(h) Υπολογίζουμε την κλίση της ευθείας: κπειραματικό=g/(1+I/mR2)L Υπολογίζουμε τη ροπή αδράνειας: Ιπειραμαικό=(g/κL-1)mR2 Υπολογίζουμε τη ροπή αδράνειας Ιθεωρητικό Βρίσκουμε την απόκλιση της πειραματικής από τη θεωρητική τιμή α=(| Ιπειραμ.- Ιθεωρητ|/Ιθεωρητ.)×100% Σχολιάζουμε τους λόγους στους οποίους μπορεί να οφείλεται αυτή η απόκλιση