Logo
Logo

Упругость кантилевера

A1  0.60 Спроектируйте и соберите оптическую установку так, чтобы лазерное пятно попадало в середину отражающей области кантилевера. Убедитесь, что лазерное пятно может стабильно появляться рядом с начальной точкой детектора PSD. Нарисуйте и укажите относительное положение (координаты и углы) каждого компонента на листе ответов.

__
M1 Нарисовано 4 прибора (лазер, отражатель, кантилевер, PSD) примерно в правильных положениях 0.20
M2 Нарисовано 2 или 3 прибора (лазер, отражатель, кантилевер, PSD) примерно в правильных положениях 0.10
Верно нарисован путь лазерного луча 0.20
Верно указаны координаты и угол отражателя 0.10
Верно указаны координаты и угол PSD 0.10
A2  0.80 Поскольку кантилевер будет возмущён при включении устройства, для достижения стабильного состояния может потребоваться некоторое время. После включения прибора в правом нижнем углу программы отобразится положение светового пятна на PSD и время. Записывайте положение светового пятна $d$ на PSD каждые 3 секунды при внешнем возмущении после нажатия кнопки "Запись" ("Record"). Запишите не менее 40 точек данных, а затем нажмите кнопку "Стоп" ("Stop"), чтобы остановить сбор данных.

__
Не менее 40 точек — 2
20-39 точек — 1 (до 2 точек)
2 × 0.10
Не менее 10 точек во втором столбце с флуктуацией $1.000\cdot10^{-3}$ — 2
Не менее 5 точек — 1 (до 2 точек)
2 × 0.10
Не менее 10 точек в четвертом столбце с флуктуацией $1.00\cdot10^{-4}$ — 2
Не менее 5 точек — 1 (до 2 точек)
2 × 0.10
Не менее 10 точек во шестом столбце с флуктуацией $1.00\cdot10^{-5}$ — 2
Не менее 5 точек — 1 (до 2 точек)
2 × 0.10
A3  1.00 Используя<strong> стабильный участок</strong> данных, полученных в A2, найдите исходное значение положения пятна с учетом флуктуаций эксперимента. ($\bar{d}$ —среднее значение $d$).

__
Снято не менее 10 точек по $d$ 0.10
Точки во втором столбце $d\in [2.507;10.027]\cdot 10^{-5} м$ — 2
$d$ попали в порядок — 1 (до 2 точек)
2 × 0.10
Рассчитана разность $d-\bar d$ не менее 10 точек 0.10
Значения стандартных отклонений в диапазоне $1.00\cdot 10^{-5}\le x\le 5.00\cdot 10^{-5}$ — 2
Вне диапазона выше, но внутри $1.00\cdot 10^{-6}\le x\le 5.00\cdot 10^{-4}$ (до 2 точек)
2 × 0.20
Верно указано значение $\bar d$ и стандартное отклонение 0.20
B1  1.00 Спроектируйте и соберите оптическую установку для случая когда внешняя сила равна 0 Н.

Лазерный луч должно попадать в середину отражающей области кантилевера. Лазерный луч должно стабильно появляться рядом с центром детектора PSD.

Запишите данные в таблицу, чтобы получить исходное значение величины $d_0$.

Это положение светового пятна на PSD устанавливается как отклонение $\Delta d=0$. Затем приложите к кантилеверу пять различных величин внешних сил и запишите результаты эксперимента в таблицу на листе ответов.

__
$\bar d=d_0\in[-3.0;3.0]\cdot 10^{-5} м$ — 5
$\bar d=d_0\in[-6.0;6.0]\cdot 10^{-5} м$ — 2 (до 5 точек)
5 × 0.10
Количество полностью разумно заполненных строк во второй таблице (до 5 точек) 5 × 0.10
B2  1.00 Заполнить таблицу. Постройте график величины смещения изгиба $\delta$ (ось $y$) от $\overline{\Delta d}$ (среднее смещение светового пятна на PSD, ось $x$).

__
Отношение значений $\delta$ r $F$ равно 5.12 0.40
Подписана и размечена ось $x$ для $\overline {\Delta d}, м$ 0.20
Подписана и размечена ось $y$ для $\delta, м$ 0.20
Нанесены точки на график 0.20
B3  0.40 Определите коэффициент $C_1$в формуле оптического рычага $\delta=C_1\,\overline{\Delta d}$ (рис. 3).

__
$C_1 \in [4.6; 5.4]\cdot 10^{-4}$ — 2
$C_1$ вне предыдущего диапазона, но $C_1 \in [4.2; 5.8]\cdot 10^{-4}$ — 1 (до 2 точек)
2 × 0.20
C1  1.00 Спроектируйте и соберите оптическую установку.

Лазерный луч должно попадать в середину отражающей области кантилевера.

Запишите данные для комнатной температуры и найдите исходное значение величины $d_0$ Используйте его для $\Delta d=0$. Затем увеличьте температуру до более высокого значения, подождите, пока двухслойный кантилевер не стабилизируется, затем запишите данные. Измерьте как минимум 5 различных температур и запишите данные в таблицу на листе ответов.

__
$\bar d=d_0\in[-3.0;3.0]\cdot 10^{-5} м$ — 5
$\bar d=d_0\in[-6.0;6.0]\cdot 10^{-5} м$ — 2 (до 5 точек)
5 × 0.10
Количество полностью разумно заполненных строк во второй таблице (до 5 точек) 5 × 0.10
C2  1.00 Заполните таблицу. Постройте график величины смещения изгиба $\delta$ (ось $y$) от температуры $T$ (ось $x$). Найдите коэффициент наклона. Вы можете использовать связь между $\delta$ и $\overline{\Delta d}$ из B3.

__
Отношение $\delta$ к $\overline {\Delta d}$ такое же, как $C_1$ в B3 0.20
Подписана и размечена ось $x$ для $T, К$ 0.20
Подписана и размечена ось $у$ для $\delta, м$ 0.20
Нанесены точки на график 0.20
Угловой коэффициент $\in [1.0; 1.7]\cdot 10^{-7} м/К$ 0.20
C3  0.60 Используя данные из C2 вычислите модуль Юнга для верхнего материала.

__
Значение модуля Юнга $\in [3.0; 6.0]\cdot 10^{10}$ — 2
Значение модуля Юнга $\in [1.0; 9.0]\cdot 10^{10}$ — 1 (до 2 точек)
2 × 0.20
Единицы измерения: Па 0.20
D1  0.60 Спроектируйте и соберите оптическую установку для образца №0. Пятно лазера должно попадать в центр отражающей области и затем в центр детектора PSD.

Укажите исходное значение величины $d_0$ в листе ответов. Смещение $\Delta d$ лазерного пятна установите $\Delta d=0$.

Повторите эксперимент для образца №1. Запишите в лист ответов результаты измерений.

<em>Примечание:</em> у образца №1 самый большой коэффициент покрытия среди всех образцов.

__
$\bar d=d_0\in[-3.0;3.0]\cdot 10^{-5} м$ — 2
$\bar d=d_0\in[-6.0;6.0]\cdot 10^{-5} м$ — 1 (до 2 точек)
2 × 0.10
Полностью и разумно заполнена таблица для Образца №0 0.20
Полностью и разумно заполнена таблица для Образца №1 0.20
D2  0.60 Пусть смещение при изгибе $\delta$ зависит от параметров следующим образом: $\delta=C_2\frac{CR}{EI^*}L^4$. Используя результаты своих измерений в D1, найдите $C_2$. Вы можете использовать связь между $\delta$ и $\overline{\Delta d}$ из B3.

__
$C_2\in [-8.0; -7.0]\cdot 10^{-2} Н/м$ — 2
$C_2\in [-10.0; -5.0]\cdot 10^{-2} Н/м$ — 1 (до 2 точек)
2 × 0.30
D3  0.80 Исследуйте образцы №2 и №3. Белковый слой состоит из того же белка, что и ранее, но отличается коэффициент покрытия $CR$. Измерьте смещение пятна лазера $\Delta d$ на детекторе PSD для обоих образцов. Запишите результаты в лист ответов.

__
Образец №2
$\overline {\Delta d}\in [-6.3;-5.7]\cdot 10^{-4} м$ — 2
$\overline {\Delta d}\in [-6.6;-5.4]\cdot 10^{-4} м$ — 1 (до 2 точек)
2 × 0.20
Образец №3
$\overline {\Delta d}\in [-2.7;-2.1]\cdot 10^{-4} м$ — 2
$\overline {\Delta d}\in [-3.0;-1.8]\cdot 10^{-4} м$ — 1 (до 2 точек)
2 × 0.20
D4  0.60 Оцените значения $CR$ для образцов №2 и №3 (в процентах).

__
Образец №2
$CR\in[0.6; 0.8]%$ — 3
$CR\in[0.4; 1.0]%$ — 1 (до 3 точек)
3 × 0.10
Образец №3
$CR\in[0.25; 0.35]%$ — 3
$CR\in[0.15; 0.45]%$ — 1 (до 3 точек)
3 × 0.10