[PDF] Lucr?ri practice de laborator - Fizic?

View - Download Lucr?ri practice de laborator - Fizic?

Previous PDF

Next PDF

Lucrări practice de laborator

- Fizică -

Johny NeamĠuPaul - Gabriel Anoaica

Editura Medicală Universitară

Craiova, 2003

Blank UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ I FARMACIE DIN CRAIOVA

FACULTATEA DE FARMACIE

Johny NeamĠu

Paul - Gabriel Anoaica

Lucrări practice de laborator

- Fizică -

Editura Medicală Universitară

Craiova, 2003

"Experiments are the only means of knowledge at our disposal; the rest is poetry, imagination."

Max Planck

Norme de protecĠie

5 Fiă de instructaj pentru prevenirea accidentelor

în laboratorul de fizică

În laboratorul de fizică se execută o serie de lucrări de laborator folosindu-se instalaĠii electrice i uneori, substanĠe cu proprietăĠi vătămătoare. CondiĠiile speciale de lucru pentru realizarea unor lucrări practice, cum ar fi temperaturile înalte, dar i utilizarea unor substanĠe agresive chimic, inflamabile, explozive sau toxice, pot conduce la apariĠia unor accidente i evenimente nedorite precum incendiile, electrocutările, exploziile, intoxicaĠiile, arsurile, etc. Pentru a putea evita astfel de situaĠii, se iau următoarele precauĠii: - cunoaterea modului de funcĠionare al aparatelor utilizate; - luarea în considerare a proprietăĠilor substanĠelor folosite; - solicitarea îndrumătorului lucrării în explicarea oricăror nelămuriri ivite pe parcursul activităĠii practice i care ar putea avea consecinĠe nefaste.

Sunt propuse următoarele reguli de bază:

1. Obligativitatea purtării halatului alb pe parcursul desfăurării lucrării de

laborator. 2. Ci ti rea atent

ã a

etichetele substanĠelor i soluĠiilor, înainte de întrebuinĠare. Amestecarea lor la întâmplare poate provoca reacĠii violente. Trebuie evitată expunerea organelor de simĠ ale experimentatorului la reactivii nocivi eventual utilizaĠi.

3. Studentul să se asigure că aparatele electrice utilizate sunt conectate la

instal aĠia electrică a laboratorului. După încetarea utilizării acestora, aparatele electrice se vor opri i se vor decupla de la reĠea.

4. După terminarea lucrării se spală toate ustensilele folosite i se lasă în situaĠia

în care s-au găsit iniĠial. Trebuie păstrată masa de lucru în perfectă ordine i curăĠenie! Azi: ziua ___ luna ___________ anul _______ s-a făcut instruirea de către cadrul didactic ______________________ cu privire la regulile pentru prevenirea accidentelor în laboratorul de fizică, în conformitate cu fia de instructaj de mai sus, pentru:

Student

/ Grupa :Semnătura:

6"Experimentul este unica modalitate de înĠelegere pe care o avem la dispoziĠie; restul

este poezie, imaginaĠie."

Max Planck

Lucrări practice de laborator

7

Capitolul I: MĂSURĂTORI FIZICE

1.1 Măsurarea mărimilor fizice

Introducere:

Fizica este o tiinĠă fenomenologică. Teoriile care există în cadrul acesteia trebuie să se bazeze pe ipoteze i concluzii confirmabile experimental prin măsurarea unor mărimi fizice, cu ajutorul cărora operează teoria respectivă. În fizică noĠiunea de mărime are sens de cantitate, deci ceva ce poate fi evaluat i exprimat numeric. Evaluarea se face prin calcule, în urma măsurătorilor. A măsura înseamnă a compara cantitativ două mărimi de acelai fel (una dintre ele admisă în mod convenĠional ca unitate de măsură). Rezultatul măsurătorii este valoarea numerică a mărimii respective. Acest rezultat depinde de alegerea unităĠilor de măsură.

Sistemul de unităĠi de măsură în fizică este alcătuit din unităĠile mărimilor

fundamentale i toate celelalte unităĠi de măsură ale mărimilor derivate. Alegerea etaloanelor pentru unităĠile de măsură fundamentale a fost supusă unor convenĠii internaĠionale. Cel mai utilizat sistem de unităĠi de măsură este Sistemul InternaĠional (SI), cu apte unităĠi fundamentale, bine definite, care au următoarele unităĠi de măsură: Metrul (pentru lungime), Kilogramul (masă), Secunda (timp), Amperul (intensitatea curentului electric), Kelvinul (temperatura termodinamică), Molul (cantitatea de substanĠă) i Candela (intensitatea luminoasă) - vezi definiĠiile din Anexa B.I.1, de la sfâritul volumului. Pe lângă SI, în acest manual se va mai utiliza sistemul CGS care, după cum se observă din abrevierea denumirii, lucrează cu centimetrul (pentru lungime), gramul (pentru masă) i secunda (aceeai ca în SI, pentru timp). Acest sistem are pentru mărimile fizice unităĠi de măsură cu denumiri speciale, ce prezintă avantajul unor evaluări simplificate, în anumite situaĠii (vezi Anexa B.I.7).

EcuaĠia măsurătorii:

Valoarea mărimii măsurate reprezintă de câte ori etalonul (unitatea de măsură) se cuprinde în mărimea fizică respectivă. Rezultatul măsurătorii se poate scrie sub forma: Mărimea Fizică = Valoarea · Unitatea de Măsură. Dacă schimbăm unitatea de măsură, se schimbă automat valoarea măsurată: 12 21
2211

UMUMVVUMVMFUMVMF

Măsurători fiziceMăsurarea mărimilor fizice 8 În tabelul 1 sunt prezentaĠi multiplii i submultiplii unităĠilor de măsură. Tab.1 Factorul de multiplicarePrefixSimbolFactorul de multiplicarePrefixSimbol

·1018

exaE

·10-1

decid

·1015

petaP

·10-2

centic

·1012

teraT

·10-3

milim

·109

gigaG

·10-6

micro

·106

megaM

·10-9

nanon

·103

kilok

·10-12

picop

·102

hectoh

·10-15

femtof

·101

decada

·10-18

attoa

Etapele măsurătorii:

În timpul măsurării mărimilor fizice întâlnim, de obicei, trei operaĠii succesive: reglarea (punerea la punct), observaĠia i citirea. Reglarea (punerea la punct) aparatelor necesită aezarea lor corectă, în conformitate cu normele standard de funcĠionare ale acestora. Adesea, este

necesar să poziĠionăm aparatul astfel încât o direcĠie sau un plan al lui să fie

perfect orizontal sau vertical (reglarea se face, în acest caz, cu dispozitive cu bulă de aer). La punerea la punct a aparatelor trebuie să determinăm i influenĠa asupra funcĠionării lor a diferiĠilor factori exteriori (temperatură, presiune, umiditate), iar dacă aceasta este mare, ea trebuie fie eliminată, fie luată în considerare la efectuarea calculelor i la determinarea erorilor. ObservaĠia este prin caracterul ei foarte variată. Uneori trebuie să stabilim momentul în care apar sau dispar anumite efecte sau fenomene fizice, să determinăm situaĠia în care un parametru experimental (temperatura, presiunea, etc.) ajunge la o anumită valoare, sau să suprapunem cât mai exact posibil două puncte sau linii (la măsurători cu rigla, vernierul) etc. Imediat după aceste operaĠii urmează citirea, în general a unei lungimi, unghi, etc., cu ajutorul unei scale gradate, de cele mai multe ori liniare sau circulare. Pe baza rezultatelor citirilor se determină în final valoarea numerică a mărimii de măsurat (temperatura, densitatea, vâscozitatea, masa , etc.). Măsurători fiziceLucrări practice de laborator 9

1.2 Erori de măsură

GeneralităĠi:

Valorile numerice obĠinute prin măsurarea mărimilor fizice conĠin în ele erori. ObĠinerea în practică a valorii reale (exacte) a unei mărimi fizice este imposibilă. Valoarea reală poate fi doar aproximată, acurateĠea acestei aproximări fiind dată de sensibilitatea instrumentelor de măsură, a metodei i, nu în ultimul rând, de îndemânarea experimentatorului. Efectuând mai multe măsurători pentru aceeai mărime fizică, valorile obĠinute vor fi diferite, chiar dacă măsurătorile au fost efectuate de acelai experimentator, în aceleai condiĠii i cu aceleai aparate (cu atât mai mult dacă metodele, aparatele i experimentatorii sunt diferiĠi). De aici rezultă că orice măsurătoare este afectată de erori. Cunoaterea cauzelor, calcularea i înlăturarea erorilor este o problemă de bază în tehnica măsurătorilor de precizie.

Clasificarea erorilor:

Fie A valoarea reală a unei mărimi fizice pe care dorim să o determinăm 1 Prin măsurarea acestei mărimi fizice presupunem că am obĠinut valoarea a.

DiferenĠa

A = a - A(1)

se numete eroare de măsură. Există trei mari tipuri de erori: erori accidentale (întâmplătoare), erori sistematice i erori grosiere. : Erorile accidentale sunt erori a căror valoare i semn sunt întâmplătoare (nu respectă o altă regulă decât cea a legilor statisticii). Efectuăm n măsurători i obĠinem un ir a i (i = 1, 2, ... n) de valori măsurate.

Pentru fiecare măsurătoare, valoarea

A i = a i - A(1') se numete eroare accidentală. Aceste erori se datorează unor cauze greu de sesizat i înlăturat. Fiecare din aceste cauze (imperfecĠiunea organelor de simĠ, deformarea sau deplasarea imperceptibilă a pieselor aparatelor de măsură, fluctuaĠii accidentale ale condiĠiilor exterioare de lucru, ale atenĠiei observatorului, etc.) are un efect slab. Ele se supun legilor calculului probabilistic. Dacă numărul de măsurători este foarte mare, erorile pozitive apar la fel de des ca i erorile negative. În plus, erorile mari au o probabilitate mică de apariĠie faĠă de erorile mici. Dacă se reprezintă grafic frecvenĠa de apariĠie (j) a unei erori accidentale în funcĠie de valoarea erorii (įA), obĠinem curba din figura 1 (uzual numită clopotul lui Gauss 2 , după cel care a studiat-o pentru prima dată i a parametrizat -o matematic). 1

În acest capitol vom nota cu literă mare valoarea reală a unei mărimi fizice pe care dorim să o măsurăm i

cu aceeai literă, dar mică, valoarea măsurată a aceleiai mărimi. 2 Carl Friedrich Gauss (1777 - 1855), matematician, fizician i astronom german, aduce contribuĠii

importante în matematică pe care le aplică în fundamentarea teoretică a numeroase fenomene fizice.

Măsurători fiziceErori de măsură

10

Clopotul lui Gauss:

Fig.1

Forma acestei dependenĠe

3 ne conduce la concluzia că, efectuând un număr mare (n) de măsurători, i calculând media aritmetică 4 a acestor valori na a n i i 1 ,(2) vom obĠine o valoare apropiată de valoarea reală a respectivei mărimi fizice, A. Putem considera deci eroarea accidentală (aparentă) a mediei aritmetice sub forma: a i = a i - a.(3) Statistic se poate calcula, pentru irul de valori găsit, un interval minim în care putem situa cu maximă probabilitate valoarea reală a mărimii măsurate: aa aaA,(4) unde )1()( 12 nna n i i a ,(5) iar ı se numete abatere (eroare) pătratică medie (a mediei aritmetice). Pentru o bună determinare, teoria statistică impune un număr de determinări n cât mai mare. 3

Forma matematică a curbei lui Gauss este dată de formula j(ai) = g/1/2· exp[-g2·(ai)2], unde constanta g

(>0) este o măsură a preciziei irului de măsurători i are dimensiunea inversă lui a. 4

Admitem, de-a lungul întregii lucrări, notarea mediei aritmetice prin simbolul mărimii respective la care se

ataează bara superioară. j (frecvenĠa de apariĠie a erorii) j = n (nr. de determiari) 0 A (mărimea erorii)

Măsurători fiziceErori de măsură

11 : Erorile sistematice sunt erori care, spre deosebire de cele accidentale, apar în aceeai direcĠie (au acelai semn) i au în fiecare caz o valoare bine determinată, constantă sau variabilă. Dacă, spre exemplu, măsurăm o lungime cu un liniar, fără să ne dăm seama că din acel liniar lipsete primul centimetru, toate valorile lungimilor măsurate vor fi mai mari cu un centimetru decât în realitate. Astfel de erori sunt erori sistematice constante. Dacă intervalul dintre două diviziuni succesive ale scalei unui aparat de măsură este diferit de cel real (aparat greit etalonat), vor fi mai afectate de erori valorile mari (acum în indicaĠie sunt cuprinse un număr mai mare de diviziuni), i mai puĠin afectate valorile mici. Acestea sunt erorile sistematice variabile. Deci, cauzele erorilor sistematice ar fi: - defecte ale aparatelor de măsură (metru incorect divizat, bala nĠă cu braĠe inegale, etc.); - condiĠiile de mediu, în cazul când acestea sunt inc o mpatibile cu fun c ionarea apara t elor experimentatorul, deter m i n ările depinzând de particularităĠile acestuia, sau de pozi ia lui f a de s cala aparatului de m ăsură, în momentul efectuării citirii. Din această cauză, la începutul experimentului încercăm să determinăm

sursele de erori sistematice. În cazul în care acestea există, ele se înlătură fie prin

înlocuirea metodei de măsură sau a aparatului, fie făcând corecĠiile necesare în

rezultatele măsurătorilor. O verificare atentă a aparatelor i a condiĠiilor în care efectuăm experimentul ne permite să eliminăm erorile sistematice sau să le diminuăm foarte mult. : Erorile grosiere apar atunci când efectuăm un număr mic de determinări pentru determinarea, prin mediere, a mărimii fizice. Dacă într-un astfel de ir,

sărac în valori, există una care este mult diferită faĠă de celelalte, o eliminăm i

repetăm măsurătoarea. Această valoare spunem că este afectată de o eroare grosieră. Cauza apariĠiei unei astfel de erori este de obicei neatenĠia (momentană) la citirea unei valori de pe scala aparatului sau modificarea, pe timp scurt, a condiĠiilor în care se desfăoară experimentul (puls de tensiune pe reĠea, curenĠi de aer perturbativi datoraĠi deschiderii uii sau geamului laboratorului, etc.). Pentru un număr mare de măsurători, când se va calcula valoarea medie a mărimii, este foarte probabil să întâlnim o eroare (chiar i grosieră), de semn opus, care să anuleze eroarea în cauză. De aceea, pentru un număr mare de măsurători, erorile grosiere se încadrează în clasa erorilor accidentale. Cum numărul de măsurători pe care îl facem de obicei este mic (în special datorită timpului), probabilitatea de a întâlni o eroare grosieră de semn opus care să o anuleze pe prima este, de asemenea, mică. Astfel, dacă valoarea afectată de eroarea grosieră nu este eliminată din calculul mediei, aceasta din urmă va fi mult diferită de valoarea reală.quotesdbs_dbs19.pdfusesText_25

[PDF] formule de calcul prescurtat clasa a 9a

[PDF] formule de calcul prescurtat cu radicali

[PDF] formule de calcul prescurtat exercitii rezolvate

[PDF] formule de calcul prescurtat la puterea 3

[PDF] formule de politesse fin de lettre pdf

[PDF] formule de révision de prix contrat de maintenance

[PDF] formule de révision de prix marché public de travaux

[PDF] formule du taux de variation

[PDF] formule escalier 2h+g

[PDF] formule geometrie bac s

[PDF] formule geometrie pdf

[PDF] formule géométrique pdf

[PDF] formule perimetre

[PDF] formule physique chimie bac sti2d

[PDF] formule pour calculer le taux de chomage