Protokoly z měření
V každé dvoučlenné skupině si vymyslete fiktivní firmu a představte si, že neodevzdáváte školní protokol, ale závěrečnou zprávu k externí zakázce. Každá firma pracuje samostatně, naměří vlastní data, která v protokolu zpracuje a vyhodnotí. Lze akceptovat, když vám výsledky vyjdou špatně a když jste potenciální zdroj chyby schopni vysvětlit v závěru. Za naprosto nepřípustné ovšem pokládám kopírování, přizpůsobování či vymýšlení naměřených dat, zpracování výsledků nebo opisování závěru.
Při sepisování teoretických vztahů nelze uvádět pouze změť písmen bez vysvětlení. Tj. nelze psát k=3EJ/L^3, když není nikde předtím vysvětleno, co to je k, E, J, L. Písmeno bez vysvětlení je jenom písmeno a nemá žádný smysl. Dále je potřeba u všech veličin uvádět správné fyzikální jednotky.
Rovnice, obrázky a tabulky je třeba číslovat (za obrázek se obvykle pokládají i grafy s naměřenými průběhy).
Hrubá struktura zprávy:
- Úvod (cíl měření, metody, postupy a nejdůležitější teoretické vztahy potřebné při řešení problému; nutné doplnit schématy či alespoň fotkami experimentálních zařízení)
- Naměřená data (grafy s popsanými osami včetně fyzikálních jednotek - nešetřit místem, dodat pro všechny měřené konfigurace)
- Zpracování dat (výpočty požadovaných veličin, srovnání s teorií, shrnující tabulka)
- Závěr a diskuze (shrnutí výsledků, zhodnocení měření, zdůvodnění chyb, doporučení pro (fiktivní) doplňující či přesnější měření)
Zprávu odešlete mailem do 14 dnů od měření ve formátu pdf. Soubor prosím pojmenujte podle masky
[jmenoA]-[jmenoB]-u[N]-v[M].*
kde [jmenoA] a [jmenoB] jsou příjmení autorů bez diakritiky, [N] je číslo úlohy a [M] číslo verze.
Příklad: pan Igor Žluťoučký a pan Hugo Kůň odevzdávají osmou verzi (tj. sedmou opravu) protokolu k úloze číslo 4 ve formátu pdf. Zašlou tedy soubor
Zlutoucky-Kun-u4-v8.pdf
Poznámky ke konkrétním úlohám:
Zakázka č.1 - Měření hustoty tekutin pomocí tenzometrického snímače
Zadání zakázky: pomocí tenzometrických snímačů změřte hustotu dvou kapalin.
Metody:
1) přímý výpočet konstanty úměrnosti C (mezi neznámou hustotou a měřenou změnou napětí na můstku) na základě teoretických vztahů
2) kalibrace snímače - experimentální určení konstanty C pomocí kapaliny o známé hustotě (voda)
3) změření hustoty neznámé kapaliny
Poznámky:
- Úvodní část je vhodné doplnit schématy či fotografiemi umístění tenzometrů a zapojení tenzometrického můstku,
- Nezapomenout vynulovat můstek před měřením, v opačném případě nutno odečíst offset při vyhodnocení
- Při měření zachytit nezatížený nosník - nosník ponořený do kapaliny - návrat do nezatíženého stavu
Zakázka č.2 - Tlumené a netlumené kmitání nosníku
Cíl: 2a - změřit vlastní frekvence netlumeného kmitání v závislosti na kmitající hmotě, porovnat s teorií. 2b - experimentálně určit koeficient tlumení Delta (z logaritmického dekrementu útlumu theta) při kmitání destičky v různých kapalinách
- Pozor na materiál nosníku - dural/ocel (lze zjistit magnetem)
- Při teoretickém odhadu vlastní frekvence nezapomenout vzít v úvahu i hmotnost nosníku (určit redukovanou hmotnost systému)
- Při vyhodnocení frekvence kmitání (zejména u tlumeného) zvažte, zda je vhodnější použít FFT nebo odečíst frekvenci např. z průchodů nulou. Odhadněte přesnost, s jakou frekvenci vyhodnocujete
- V protokolu uveďte block diagram aplikace LabView, kterou jste si pro měření vyrobili
- Pro porovnání tlumení je vhodné mít ve všech případech (například vzduch - voda - mýdlo) stejnou škálu a rozsah na časové ose. Tj. všechny případy například od 0-10 sekund, ne první 0-10s, druhý 2-6s, třetí 3-12s. Ideálně ještě čas v Matlabu posuňte tak, aby k uvolnění nosníku došlo vždy ve stejném čase (např. 1s)
- Pro každé měření zobrazte graf průběhu kmitání v celém časovém rozsahu, alespoň v jednom případě zobrazte i detail, na kterém je vidět, ze kterých amplitud kmitání odečítáte periodu a výchylku
Zakázka č.3 - Víceosá napjatost (tlaková nádoba)
Cíl:
i) Změřit poměr axiálního a obvodového napětí ve válcové tlakové nádobě
ii) Odhadnout maximální vnitřní přetlak v nádobě.
- Z měření zjistíte axiální a obvodovou deformaci. Pomocí vztahů z přednášek přepočítejte napětí na deformaci (jedná se o rovinnou napjatost izotropního materiálu).
- Jedná se o zvláštní typ úlohy, kdy lepíte tenzometry na zatíženou konstrukci (natlakovanou plechovku), a v průběhu měření zatížení klesne na nulu (otevření plechovky). Při odečítání hodnot z grafů pozor na offsety.
- V průběhu měření (otvírání plechovky) dejte velký pozor na to, abyste plech v okolí tenzometru nezmáčkli ani jinak nenamáhali na ohyb. Tím byste na tlakové napětí superponovali ohybovou napjatost, která může výsledky zcela znehodnotit.
- Poměr axiální a obvodové deformace u této úlohy málokdy přesně souhlasí s teorií. Pokud je to i váš případ, pokuste se vysvětlit, čim mohou být nepřesnosti způsobené.
- V protokolu uveďte block diagram aplikace LabView, kterou jste si pro měření vyrobili.
Zakázka č.4 - Krut (momentový klíč)
Cíl: Vyrobit momentový klíč na principu tenzometrického měření krutu tyče, změřit utahovací momenty na šroubech kol. Při zpracování se lze inspirovat dokumentem Measurement of Force, Torque, and Other Mechanical Variables With Strain Gages (sekce "Torque Transducers")
- Proveďte kalibraci pomocí závaží známé hmoty na známém ramenu
- Vypočítejte kalibrační konstantu přímo z teoretických vztahů (z rozměrů tyče a modulu smyku oceli), porovnejte s praktickou kalibrací
- Změřte povolovací a utahovací moment na šroubech kol. Pokud máte k dispozici nějaký graf z utahování, můžete jej uvést (již v kalibrovaných jednotkách - N.m na ose y).
Zakázka č.5 - Módy kmitání elastického nosníku Cíl: Na základě dat z rychlostní kamery a laserového triangulačního snímače změřit frekvenci a tvar prvního a druhého módu kmitání jednostranně vetknutého nosníku
- Z dat vypočítejte spektrum kmitání nosníku, odečtěte frekvenci prvního a druhého módu kmitání nosníku
- Porovnejte Teoretickými hodnotami
- Ve zprávě uveďte průběh kmitání v časové oblasti, spektrum (případně i screenshot spektra ze softwaru UMA)