Компьютеризированные демонстрационные эксперименты по механике. Нагорский Н.М - 33 стр.

UptoLike

Рубрика: 

33
дующего набора (рис. 4.2): шар (а), а также различным образом ориентиро-
ванные в про ст ранстве полушарие (б), полушарие с конусом (в) и каплевид-
ное тело (г) – всего семь вариантов. После указания тела его изображение
выделяется на мониторе ярким цветом, и рядом отображаются название дан-
ного тела, его масса и площадь поперечного сечения.
Далее необходимо закрепить тело в пускателе и бросить его вдоль линей-
ки датчиков. В случае, если измерения прошли успешно, на мониторе появятся
экспериментальные точки, соответствующие графику зависимости временной
задержки t от координат датчиков x. Величина t рассчитывается как разность
момента времени, в который тело достигло данного датчика, и момента време-
ни, в который тело достигло бы этого датчика, падая в вакууме с известным
ускорением g. Выбор такой формы представления экспериментальных данных
связан с тем, что зависимость x(t) для тела, падающего в воздухе, очень слабо
отличается от аналогичной зависимости при падении в вакууме, вследствие чего
эти две зависимости при изображении на одном графике были бы практически
неотличимы друг от друга. В случае, если ось тела в полете отклонилась от
вертикали, программа предлагает повторить измерения.
При обработке полученных данных на мониторе изображаются экспери-
мента льные точки и строятся не сколько графиков зависимостей t(x), соответ-
ствующих случаям падения выбранного тела при различных значениях коэф-
фициента C
x
, в том числе кривая, наилучшим образом аппроксимирующая по-
лученные точки. Найденное таким образом значение C
x
выводится под изобра-
жением соответствующего тела. Программа позволяет измерять C
x
как несколь-
ко раз для одного и того же тела, так и последовательно для каждого тела из
набора. В последнем случае результаты предыдущих измерений все время со-
храняются под изображениями соответствующих тел.
На рисунк ах показаны несколько типичных экспериментальных зависимос-
тей, получающихся в ходе демонстрационных экспериментов. На рис. 4.3 прив е-
дены результаты измерения C
x
для шара; на рис. 4.4 и 4.5 – для по лушария при
двух различных направлениях набегающего воздушного потока; наконец, на
рис. 4.6 даны резуль таты для каплевидного тела при ег о обтекании со стороны
скругленного конца, причем на рисунках имеются также значения C
x
, получен-
ные ранее для предыдущих тел. Из рисунков, в частности, видно, что коэффици-
енты лобового сопротивления у по лушария при различных направлениях его об-
текания отличаются более чем в два раза. При это м полушарие со скругленной
стороны обтекается примерно так же, как шар. У к аплевидного же тела значение
C
x
гораздо меньше, чем у шара и по лушария. Получаемые в ходе данных экспери-
ментов значения C
x
согласуются с приведенными в литературе данными в преде-
лах от ~1% (для шара) до ~50% (для вытянутых тел). В последнем случае боль-
шое значение погрешности связано, по-видимому, с тем, что вытянутые тела при
падении движутся достаточно неустойчиво и к мо мент у пролета через последний
да тчик могут пов орачива ться на некот орый уг о л , что приводит к из менению эф-
фективного поперечного се чения и, соответственно, величины C
x
.
дующего набора (рис. 4.2): шар (а), а также различным образом ориентиро-
ванные в пространстве полушарие (б), полушарие с конусом (в) и каплевид-
ное тело (г) – всего семь вариантов. После указания тела его изображение
выделяется на мониторе ярким цветом, и рядом отображаются название дан-
ного тела, его масса и площадь поперечного сечения.
      Далее необходимо закрепить тело в пускателе и бросить его вдоль линей-
ки датчиков. В случае, если измерения прошли успешно, на мониторе появятся
экспериментальные точки, соответствующие графику зависимости временной
задержки ∆t от координат датчиков x. Величина ∆t рассчитывается как разность
момента времени, в который тело достигло данного датчика, и момента време-
ни, в который тело достигло бы этого датчика, падая в вакууме с известным
ускорением g. Выбор такой формы представления экспериментальных данных
связан с тем, что зависимость x(t) для тела, падающего в воздухе, очень слабо
отличается от аналогичной зависимости при падении в вакууме, вследствие чего
эти две зависимости при изображении на одном графике были бы практически
неотличимы друг от друга. В случае, если ось тела в полете отклонилась от
вертикали, программа предлагает повторить измерения.
      При обработке полученных данных на мониторе изображаются экспери-
ментальные точки и строятся несколько графиков зависимостей ∆t(x), соответ-
ствующих случаям падения выбранного тела при различных значениях коэф-
фициента Cx, в том числе кривая, наилучшим образом аппроксимирующая по-
лученные точки. Найденное таким образом значение Cx выводится под изобра-
жением соответствующего тела. Программа позволяет измерять Cx как несколь-
ко раз для одного и того же тела, так и последовательно для каждого тела из
набора. В последнем случае результаты предыдущих измерений все время со-
храняются под изображениями соответствующих тел.
      На рисунках показаны несколько типичных экспериментальных зависимос-
тей, получающихся в ходе демонстрационных экспериментов. На рис. 4.3 приве-
дены результаты измерения Cx для шара; на рис. 4.4 и 4.5 – для полушария при
двух различных направлениях набегающего воздушного потока; наконец, на
рис. 4.6 даны результаты для каплевидного тела при его обтекании со стороны
скругленного конца, причем на рисунках имеются также значения Cx, получен-
ные ранее для предыдущих тел. Из рисунков, в частности, видно, что коэффици-
енты лобового сопротивления у полушария при различных направлениях его об-
текания отличаются более чем в два раза. При этом полушарие со скругленной
стороны обтекается примерно так же, как шар. У каплевидного же тела значение
Cx гораздо меньше, чем у шара и полушария. Получаемые в ходе данных экспери-
ментов значения Cx согласуются с приведенными в литературе данными в преде-
лах от ~1% (для шара) до ~50% (для вытянутых тел). В последнем случае боль-
шое значение погрешности связано, по-видимому, с тем, что вытянутые тела при
падении движутся достаточно неустойчиво и к моменту пролета через последний
датчик могут поворачиваться на некоторый угол, что приводит к изменению эф-
фективного поперечного сечения и, соответственно, величины Cx.
                                     33