IT کارون

آزمایش اول (کولیس) 

هدف آزمایش : نحوه ی استفاده از یک وسیله ی اندازه گیری بنام کولیس که برای قطر داخلی و خارجی و عمق از آن استفاده میشود.

وسایل آزمایش : کولیس,گوی فلزی,گوی چوبی,گوی پلاستیکی,گوی شیشه ای, استوانه, بشر.

اجزای کولیس : خط کش، ورنیه، فک ها یا شاخک های خارجی، فک ها یا شاخک های داخلی، تیغه انتهایی یا تیغه عمق سنج،پیچ تثبیت دستگاه )قفل ورنیه(، زائده زیر ورنیه.

کولیس : کولیس یک وسیله انداره گیری با دقت کمتر از میلی متر است. خط کش آن بر حسب میلی متر درجه بندی شده و ورنیه  هم دارای درجه بندی کوچکی است که اغلب شامل 10 قسمت بوده و معادل 9 میلی متر است یعنی 9 میلی متر در روی خط کش کوچکتر است. دقت اندازه گیری کولیس از تقسیم کردن یک درجه خط کش به تعداد تقسیمات ورنیه بدست می آید. کولیس برای اندازه گیری عمق یک تیغه باریک دارد که به ورنیه متصل است و با آن حرکت می کند که اگر صفر ورنیه بر صفر خط کش منطبق باشد انتهای تیغه بر انتهای خط کش منطبق می شود و دقت کولیس حدود 0.02میلی متر است.

تئوری آزمایش : جسمی را برای اندازه گیری قطر خارجی در بین شاخک های ثابت و متحرک که به آن پاشنه گفته میشود قرار می دهیم به طوری که هر دو شاخک پاشنه با بدنه جسم تماس داشته باشد. بعد از آن به کمک ورنیه و خط کش اندازه ی قطر گلوله را تعیین می کنیم و درجات را از روی خط جایی که صفر ورنیه در مقابل آن قرار دارد می خوانیم. برای قطر داخلی مثلا قطر داخلی بشر , دو شاخک با جدار داخلی بشر باید تماس پیدا کند. در این صورت قطر داخلی هم از روی خط کش و ورنیه خوانده میشود. به وسیله ی تیغه باریک که به ورنیه متصل است هم می توان عمق را اندازه گیری کرد.

طرزخواندن عدد از روی کولیس : 

1. به خط صفر ورنیه دقت میکنیم بین دو خط از خطوط درجه بندی خط کش قرار گرفته است از روی خط کش عدد کوچکتر را بر حسب میلیمتر یادداشت میکنیم.

2. خطی روی ورنیه را پیدا میکنیم که کاملا منطبق بر یکی از خطوط خط کش باشد و از روی ورنیه مشخص میکنیم که این خط چندمین درجه بندی روی ورنیه است تعداد درجه را در دقت ورنیه بر حسب میلیمتر ضرب میکنیم این عدد را با عددی که در مرحله ی اول بدست آوردیم جمع میکنیم.

* حالت خاص هم زمانی اتفاق می افتد که خط صفر ورنیه بین دو خط خط کش قرار ندارد و منطبق بر یک خط است در این حالت به خط انتهای ورنیه توجه میکنیم در صورتی که این خط کاملا منطبق بر یکی از خطوط خط کش بود ارقام بعد از ممیز صفر خواهند بود.

نتیجه آزمایش : کولیس یک نوع وسیله ی اندازه گیری در آزمایش است که برای اندازه گیری قطر داخلی و خارجی و عمق از آن استفاده می شود.

آزمایش دوم (ریزسنج)

هدف آزمایش: نحوه ی استفاده از وسیله اندازه گیری ریزسنج که برای اندازه گیری ضخامت از آن استفاده میشود.

وسایل آزمایش: ریزسنج-استوانه آهنی-استوانه آلمینیومی-استوانه برنج-تفلن توپر-گلوله فلزی-گلوله شیشه ای.

ریز سنج: دقت این وسیله از کولیس بالاتر است. از یک استوانه ثابت مدرج ویک استوانه متحرک مدرج که میتواند روی استوانه ثابت مدرج بچرخد وجا به جا شود ویک کمان فلزی متصل به استوانه متحرک در طول استوانه ثابت به ازای هر دور چرخش وبه نحوه طراحی ودقت دستگاه بستگی دارد.گام ریزسنج می تواند  یک میلیمتر یا یک دوم میلیمتر باشد. هرگاه استوانه متحرک به50 قسمت تقسیم شده باشد با چرخاندن استوانه متحرک به اندازه2 دور کامل دهانه یک میلیمتر جا به جا میشود. دقت این دستگاه یک صدم میلیمتر است.

روش اندازه گیری با ریزسنج: فرض کنید میخواهیم ضخامت جسمی را اندازه بگیریم؛ با چرخاندن قسمت عاج دار پوسته زبانه متحرک را حرکت میدهیم تا به اندازه کافی از پایه ثابت فاصله بگیرد. جسم را بین دو زبانه قرارمیدهیم و با استفاده از پیچ هرزگرد زبانه متحرک را حرکت داده تا پایه و زبانه متحرک کاملاً به طرفین جسم بچسبند. در این هنگام هرزگرد آزاد میشود اکنون ضامن را محکم میکنیم تا پوسته جابه جا نشود.

خواندن عدد از روی ریزسنج: خواندن عدد از روی ریزسنج دو مرحله دارد و به کمک دو درجه بندی روی محور ثابت و پوسته انجام می شود. وقتی که پوسته نسبت به محور ثابت یک دور کامل حرکت کند، پوسته و زبانه متحرک مسافتی برابر 0.5 میلی متر را به صورت افقی طی می کنند گام این پیچ 0.5 میلی متراست یعنی هر دوری که پوسته بزند به اندازه ی 0.5 میلیمتر جلو یا عقب می رود.  خطوط کمکی که نماینده ی 0.5 میلی متر هستند روی محور ثابت حک شده اند تا در فاصله دوران پوسته از هر میلی متر تا میلی متر بعدی مشخص شود که آیا پوسته در فاصله صفر تا 0.5میلی متر حرکت خود است یا در فاصله ی 0.5 تا 1 میلیمتر خود است، چرا که پوسته نسبت به محور ثابت باید دو دور بزند تا یک میلی متر پیشروی یا پسروی داشته باشد.  پس برای خواندن عدد از روی ریزسنج طبق مراحل زیر عمل کنیم:

مرحله اول: به درجه بندی روی محور ثابت توجه میکنیم، یک خط افقی که یک سمت آن درجه بندی های یک میلیمتری و سمت دیگر درجه بندی های نیم میلی متری مشخص شده، مشاهده می کنیم. همان طور که می بینیم بخشی از این درجه بندی زیر پوسته است و قابل رویت نیست. آخرین عدد میلیمتری که روی محور ثابت قابل رویت است را یادداشت میکنیم. اکنون باید ببینیم که آیا خط نیم میلی متر بعد از این عدد، در سمت دیگر محور افقی قابل رویت است یا خیر؟  اگر خط نیم میلیمتر بعد از عدد را مشاهده کردیم این 0.5 میلیمتر را به عدد خوانده شده اضافه میکنیم.

مرحله دوم: در امتداد خطی که روی محور ثابت قرار دارد عددی را که از روی پوسته مشاهده کردیم بر حسب صدم میلی متر به عدد مرحله قبل اضافه میکنیم.

نتیجه ی آزمایش: ریز سنج یکی از وسایل آزمایشگاهی با دقتی بیشتر از کولیس میباشد که برای اندازه گیری ضخامت از آن استفاده میکنند.

آزمایش سوم (گوی سنج)

هدف آزمایش: آشنایی با یکی دیگر از وسایل اندازه گیری به نام گوی سنج که وسیله ای است برای اندازه گیری در ابعاد کوچک.

وسایل آزمایش : گوی سنج، سطح تخت، سطح محدب، سطح مقعر.

اجزای گوی سنج: استوانه ثابت، محور مرکزی متحرک، خط کش عمودی ثابت.

گوی سنج: گوی سنج وسیله ای است که برای اندازه گیری تقعر یا تحدب سطوح کروی  (شعاع کره) و یا ضخامت مورد استفاده قرار میگیرد. نحوه کار محور متحرک مانند ریزسنج است. محور متحرک که روی محور اصلی که روی صفحه ثابت قرار دارد چرخیده و هرگام آن (یک دور کامل)  برابر 0.5 میلی متر است.  در این صورت کمترین مقدار قابل اندازه گیری برابر  0.1 میلی متر خواهد بود. برای اندازه گیری ضخامت جسم مورد نظر را روی صفحه صاف و افقی قرار داده به طوری که استوانه ثابت گوی سنج نیز بر صفحه افقی مماس باشد. در این حالت انتهای محور متحرک را طوری تنظیم می کنیم که بر سطح جسم مورد نظر مماس شود؛ عددی که روی تقعرسنج خوانده می شود ضخامت جسم مورد نظر را به دست می دهد.  برای اندازه گیری تقعر یا تحدب استوانه ثابت گوی سنج را روی جسم کروی قرار می دهیم با چرخاندن محور متحرک انتهای آن را بر سطح مورد نظر محدود می کنیم. در این وضعیت گوی سنج فاصله پایین ترین یا بالاترین نقطه سطح کروی مورد نظر از مقطع استوانه را به ما نشان می دهد. گوی سنج از 3 پایه ثابت که با هم  یک مثلث متساوی الاضلاع را تشکیل می دهند و یک پایه متغیر ساخته شده است. به کمک فرمول زیر عدد گوی سنج را می خوانیم:

(عدد صفحه مدرج × دقت دستگاه) + عدد خط کش= عدد گوی سنج

معمولاً گام ریزسنج 5/0 میلیمتر و صفحه مدرج به 500 قسمت مساوی تقسیم شده و دقت آن 002/0 میلیمتر است. برای این گوی سنج عدد خط کش که صفحه مدرج مقابل آن است و یا از آن گذشته، مقدار مورد نظر بر حسب میلی متر و عدد صفحه مدرج که مقابل خط کش قرار گرفته صدم میلی متر عدد مورد نظر است. این عدد را h می نامیم.

اندازه گیری به وسیله  گوی سنج:  برای اندازه گیری با گوی سنج ابتدا باید صفر وسیله را پیدا کرد. با پیچ روی گوی سنج پایه متحرک را بالا بیاورید سپس گوی سنج را روی یک سطح صاف شیشه ای قرار داده و پیچ را بچرخانید تا پایه متحرک به سطح شیشه برسد؛ به طوری که نوک پایه ها بر تصویرشان روی شیشه منطبق باشند. در این حالت باید صفر مدرج بر صفر خط کش منطبق باشد. اگر چنین نبود عددی را که در این حالت می خوانید یادداشت کرده، در اندازه گیری ها منظور کنید. به منظور اندازه گیری شعاع احنا یک سطح خمیده مثل عدسی، گوی سنج را روی سطح قرار داده و پیچ را بچرخانید تا هر چهار پایه روی سطح قرار گیرد. عددی را که گوی سنج نشان می دهد یادداشت کرده با منظور کردن عددی که درهنگام پیدا کردن صفر به دست آورده بودید، مقدار اندازه گیری شده توسط دستگاه را به دست آورید.

نتیجه آزمایش: گوی سنج یکی دیگر از وسایل اندازه گیری میباشد که برای سطوح کروی ، محدب و مقعر از آن استفاده میکنند.

آزمایش چهارم (ترازو)

هدف آزمایش:  آشنایی با روش اندازه گیری ترازو و طرز استفاده از آن.

وسایل آزمایش: ترازو، گلوله فلزی، گلوله ی شیشه ای، مکعب آلمینیوم، مکعب برنج، مکعب مس، مکعب آهن.

ترازو: انواع مختلف ترازو برای اندازه گیری جرم استفاده می شوند. ترازوهای یک کفه ای مورد استفاده در آزمایشگاه ازنوع سه اهرمی (سه نرده ای)  یا چهار اهرمی می باشند که دارای دقت ها و ظرفیت های اندازه گیری متفاوت هستند( در ترازوی مورد نظر دقت 2/0 گرم است). این نوع ترازوها همان طور که اسمشان پیداست بر اساس قانون اهرم طراحی شده اند و دارای سه یا چهار نرده (اهرم)مدرج هستند که روی هر نرده یک وزنه متحرک تعبیه شده است.

روش اندازه گیری با ترازو: پیش از اندازه گیری جرم با یک ترازو زمانی که کفه ترازو خالی، تمیز و خشک است، شاهین ترازو (شاخص انتهای نرده ها) باید در مقابل خط نشانه صفر ثابت شود، در غیر این صورت، ترازو خطا دارد و می بایست تنظیم شده و یا مقدار خطا تعیین گردد. پس قبل از اینکه جسم را برای توزین روی کفه ترازو قرار دهید، وزنه های لغزنده روی هر نرده را به ابتدای نرده، روی درجه صفر منتقل کنید. در صورتی که شاهین ترازو مقابل خط نشانه صفر ثابت نشد ترازو خطا دارد و باید میزان خطا تعیین گردد. پس با جابجا کردن کوچکترین وزنه لغزنده (کوچکترین لغزنده روی نرده ایست که ریزترین درجه بندی روی آن حک شده است)، شاهین را روی خط نشانه، ثابت کنید، حال عددی که ترازو نشان می دهد، ثبت کنید. این عدد همان خطای ترازو است. برای اندازه گیری جرم جسم، جسم را روی کفه ترازو قرار دهید و بار دیگر وزنه را به ابتدای نرده روی خط صفر منتقل کنید؛ شاهین ترازو بالاتر از خط نشانه صفر قرار دارد. وزنه های لغزنده را آن قدر جابجا کنید که شاهین ترازو مقابل خط نشانه ثابت شود (معمولاً جابجا کردن وزنه ها از وزنه بزرگتر آغاز میشود و به کوچکترین وزنه ختم میگردد)حال با جمع زدن عدد وزنه های لغزنده و کم کردن خطای ترازو جرم جسم مورد نظر را تعیین کنید.

نتیجه:  به کمک ترازو جرم اجسامی را اندازه گیری میکنیم.

آزمایش پنجم(بررسی حرکت پرتابی)

هدف آزمایش :  تحقیق قانون بقای انرژی مکانیکی در حرکت پرتابی و بررسی قوانین حرکت پرتابی

وسایل آزمایش : مجموعه دستگاه حرکت پرتابی ( شامل سطح شیبدار شیار دار ، گیره کنار میز ، گلوله  شیشه ای ، شاقول ) ، متر فلزی ،  ترازو ، کاربن .

تئوری آزمایش :  جسمی که دارای حرکت چرخشی است می توانیم دو نوع سرعت برای آن متصور شویم. 1) سرعت خطی 2) سرعت زاویه

زمانیکه گلوله ای در یک ارتفاع بالا تر از سطح پتانسیلی که آن را بعنوان پتانسیل مرجع در نظر گرفته ایم قرار داشته باشد انرژی مکانیکی آن فقط انرژی پتانسیل بوده و فاقد انرژی جنبشی می باشد در صورت رها کردن گلوله و حرکت آن به پائین از میزان انرژی پتانسیل کاسته و به مقدار انرژی جنبشی افزوده می شود به گونه ای که در پائین مسیر حرکت یعنی در نزدیکی سطح پتاسیل مرجع ، انرژی مکانیکی جنبشی بوده و فاقد انرژی پتاسیل می باشد . گلوله ای به جرم m را در نظر بگیرید که در نقطه A قرار داشته باشد می توانیم بگوئیم که :

انرژی پتاسیل + انرژی جنبشی = انرژی حرکتی

  روش آزمایش :

1-سطح شیبدار را روی لبه میز قرار می دهیم و آن را بطور افقی مستقر می کنیم .

2- به وسیله شاقول نقطه پای میز را نسبت به نقطه B بدست می آوریم ، این نقطه را بعنوان مبداء مختصات در نظر می گیریم و تمام فواصل را نسبت به این نقطه می سنجیم .

3-گلوله فولادی را ابتدای سطح شیبدار قرار داده و آنرا بدون سرعت اولیه رها میکنیم . و محل برخورد آن را به صفحه کاغذ به کمک کاربن ثبت می کنیم . و این عمل را پنج مرتبه تکرار می کنیم .

4- فاصله نقطهء B و همچنین محل اصابت گلوله با سطح زمین را نسبت به مبداء مختصات O  به وسیله متر بدست می آوریم .

5- فاصله نقطه A  تا سطح میز ( H تفاع سطح شیبدار ) را بدست می آوریم و با توجه به رابطه سرعت پرتاب گلوله  VB را محاسبه می کنیم .

6-با استفاده از رابطه مقدار Y را محاسبه می کنیم .

آزمایش ششم(ماشین آتوود)

 هدف آزمايش: آشنایی با قوانين ديناميک در حركت يك بعدي به كمك ماشين آتوود

وسایل آزمایش: بدنه ی دستگاه که خود شامل :رها كننده وگلوله گير و بدنه ي مدرج و قرقره، 2عدد كفه وزنه و نخ مربوط، پایه وزنه، سرباره كوچک، سرباره بزرگ، تايمر ديجيتال يك زمانه با دقت 001/0ثانيه، دكلانشور ، تكيه گاه

تئوري آزمايش: ماشین آتوود دستگاهی است که از دو جرم نامساوی M  و M+m  که توسط نخی سبک به هم متصل شده و از روی قرقره ای بی وزن و بدون اصطکاک(که به آساني حول محورش مي تواند بچرخد) ميگذرد، تشكيل شده است.

 کابرد ماشين آتوود: يکی از بارزترين کاربردهای ماشين آتوود در قرقره‌هايی است که به منظور بالا بردن وسايل سنگين به طبقات بالاتر ساختمانها مورد استفاده قرار می‌‌گيرند. اگر شخصی که از اين وسايل استفاده می‌‌کند، به اصول مکانيکی اين وسايل آشنا باشد، می‌‌تواند به راحتی و با اعمال نيروی اندک وسايل خيلی سنگين را تا ارتفاع زياد بالا ببرد.

روش انجام آزمايش: ابتدا دو جسم m1وm2 را از ماشین آتود آویزان میکنیم. جسمی که سبکتر است را بوسیله ی گیره به پایه ی ماشین ثابت میکنیم.سپس با استفاده از سنسور(تایمر) زمان سقوط m2 به سمت پایین (جسم m2 چون سنگین تر است به سمت پایین شتاب میگیرد.) به اینصورت که  پس از رها کردن جسم m1 از گیره جسمm2 از مقابل سنسور عبور میکند.سنسور به صورت اتوماتیک زمان عبور را محاسبه می کند. این کار را چندین بار با فواصل مختلف انجام میدهیم.