Pho.rs: Пьезоэффект

A1 ^2.00 Для более упругого резинового мяча определите долю кинетической энергии $\eta$, которая теряется при столкновении с твердой поверхностью. Проводите измерения для разных скоростей столкновения мяча с поверхностью.

1 Схема измерений	0.40
2 Проведены измерения пар высот	10 × 0.10
3 Построен график (оси, точки, прямая)	3 × 0.10
4 Ответ $\eta\in[15,35]~\%$	0.30

B1 ^2.00 Измерьте емкость $C$ выданного вам конденсатора.

1 Схема измерений (разрядка об мультиметр)	0.30
2 Измерения	10 × 0.10
3 Пересчёт точек	10 × 0.02
4 График (оси, точки, прямая)	3 × 0.10
5 Ответ $C\in[25,35]~мкФ$	0.20

B2 ^2.50 Металлические пластины по бокам пьезоэлемента также действуют как конденсатор. Найдите емкость $C_p$ пьезоэлемента как можно точнее.

Подсказка: можно ли как-то использовать метод рядов?

1 Схема измерений (в т.ч. эквивалентная схема пьезопластинки)	0.40
2 Использование повторных зарядок для увеличения точности	0.30
3 Серия измерений (до 3, от 5 зарядок)	3 × 0.50
4 Ответ $C_p\in[0.2,0.4]~мкФ$	0.30

B3 ^4.00 Измерьте и постройте график зависимости напряжения между пластинами пьезоэлемента от полной перпендикулярной силы, равномерно распределенной по поверхности пьезоэлемента через пластиковый вкладыш. При малых силах зависимость линейна, найдите угловой коэффициент $\beta$ в этой области.

Подсказка: из-за малой ёмкости пьезопластинки невозможно просто подключить её к мультиметру.

1 Схема измерений ("перенос" заряда на другой конденсатор)	0.60
2 Измерения (серия от 5 повторений, здесь и далее разброс не менее 20%)	10 × 0.25
3 График (оси, точки, выход на плато, прямая по линейному участку)	4 × 0.10
4 Ответ $\beta>0.5~В/Н$	0.50

B4 ^1.50 Молекулы кристаллов могут иметь поляризацию только ниже определенного критического значения. Найдите максимальное (насыщающее) напряжение пьезоэлемента, давление $p_{sat}$ при насыщении и максимальную поверхностную плотность заряда $\sigma_{max}$ на поверхности пьезоэлемента.

1 Найдена точка пересечения плато и линейного участка ($>$)	0.30
2 Найдена площадь пьезоэлемента	0.40
3 Из значений правильно вычислены $p_{sat}$, $\sigma_{sat}$	2 × 0.40

C1 ^1.00 Насколько изменится электрический отклик, когда сила приложена к малой площади кристалла (например, если давить на него зубочисткой)? Рассматривайте только линейную область отклика.

1 Перемерены несколько точек (до 3 значений, до 3 повторений)	9 × 0.10
2 Вывод: не меняется в рамках погрешности	0.10

D1 ^4.50 В этой части вы будете бросать более упругий резиновый мяч на пьезоэлемент. Во время столкновения между мячом и пьезоэлементом мяч деформируется. Можно предположить, что сила $F$, действующая на мяч, зависит от упругой деформации мяча $x$ по степенному закону:LATEXEQUATIONНайдите показатель степени $\alpha$ и материальную константу $k$.

1 Схема измерений (диод, повторения броска)	0.80
2 Измерения (по 3 броска)	10 × 0.20
3 Пересчёт	10 × 0.05
4 График $\ln U(\ln h)$ (оси, точки, прямая)	3 × 0.20
5 Ответы $\alpha\in[0.5,1.5]$, вычислено $k$ в учётом полученной в работе $\alpha$	2 × 0.30

E1 ^2.50 Оцените и постройте с точностью до постоянного множителя график зависимости времени взаимодействия $\tau$ от скорости столкновения $v$ для столкновений менее упругого резинового мяча с твердой поверхностью.

1 Закон пропорциональности	0.35
2 Измерения (по 3 броска)	5 × 0.30
3 Пересчёт	5 × 0.05
4 График для $\tau$ (оси, точки)	2 × 0.20

Пьезоэффект

Разбалловка