LEYBOLD - LD Didactic
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1. 1 mentes des Schwingstabes es kann also unber cksichtigt bleiben Statische Eichung Wenn man bei der Eichung des Ger tes nicht die Schwingungs gleichung und die Berechnung des Tr gheitsmomentes voraussetzen kann so ist eine statische Eichung wie folgt m glich Man legt die Waage auf die Seite Die durch die obere Platte geschobene Sta tivstange dient dabei als St tze Nun setzt man das kleine Eichst b chen in den Drehk rper ein und richtet es durch Drehen des Tor sionskopfes waagerecht aus Um diese Lage genau festzuhalten bringt man eine einstellbare Marke z B den Zeiger des H henmafistabes 311 22 auf gleiche H he mit dem einen Ende des Eichstabchens In eine der beiden 50 mm von der Achse entfernten Ringmarken des Eichst bchens wird das Eichgewicht mit 0 5 g Masse eingesetzt und das Eich stabchen durch Drehen des Tor sionskopfes wieder in die gleiche markierte Lage gebracht Dann ist der eine Torsionsdraht verdrillt der andere dagegen entspannt Bei Wiederholung des Versuches nach Einlegen des Eichgewichtes in die andere Ringmarke findet man ebenfalls einen Wert f r die Ver drehung des Torsionskopfes In einem durchgef hrten Versuch betrugen die beiden Torsions winkel des Kopfes z B 1012 und 97 Zur Verdrillung beider Dr hte um den mittleren Winkel von 97 w re also eine Kraft von 9 81 10 3 N in 50 mm Abstand und die Direktionskraft 9 81 10 3 0 05 57 3 97 2 92. 301 01 fixer la lampe sur un sup port 300 02 42 environ 30 40 cm du miroir concave qui sert projeter sur un mur ou une r gle gradu e par exemple 516 04 la fente ou l ombre d un fil m tallique tendu devant un des trous du dia phragme coulissant Pour faciliter les calculs on fera bien d adopter une distance de m tres entiers entre le miroir et le mur par exem ple 3 ou 4 m tres Etalonnage L talonnage de la balance est indispensable si l on veut faire des calculs sur la base des donn es exp rimentales Cet talonnage peut tre facilement fait l aide d une des m thodes suivantes Etalonnage par voie dy namique Suivant la dur e d oscillation T d un corps dont on conna t le mo ment d inertie J on d termine la force directrice D couple de rap pel c est dire le moment de n cessaire l angle de torsion l rad 57 309 dapr s l qua tion T 4x J D Pour ce faire fixer la tige oscillan te fournie avec la balance au corps tournant et observer la dur e d oscillation sans frein amortisseur Le moment d inertie de la tige oscillante est 2 Ge EE 272 10 4 kgm 2720 gem Par exemple au cours d une ex p rience on obtint une dur e d os cillation de T 6 08 sec On en d duisit un couple de rappel for ce directrice de D 2 9 104 Nm Le moment d inertie du corps tour nant a t ici n glig dans ce cal cul parce qu il est inf rieur
3. Balance de torsion Echelle L appareil convient pour mesurer de faibles forces et moments de couple du genre de ceux apparaissant par exemple dans le champ magn tique r anant dans les sol no des de di vers types dans les champs magn tiques engendr s par des aimants permanents pour mesurer la force r gnant entre des sph res lectrique ment charg es loi de Coulomb ou sexercant sur une charge lectrique plac e dans le champ d un condensa teur o plateaux ainsi que pour d terminer la puissance lectrique l aide d un watim tre 1 Description l La balance de torsion 51601 con ue par le prof Sch rholz est constitu e par une potence en m tal dress e sur une plaque socle Entre la t te de la potence Remarques 1 Les num ros 5 chiffres entre parenth ses sont les num ros de catalogue des dits appareils 2 Les letters CD se rapportent aux des criptions des exp riences publi es dans la collection lt LEYBOLD FICHES D EXPERIENCES Paru jusqu pr sent No de Cat lre s rie 72 fiches 599 41 2e s rie 52 fiches 599 42 3e s rie 49 fiches 599 43 indications et reproductions son donn es sans engagement de notre part vu que nous nous effor ons de perfectionner nos appareils en faisant profiter notre production des plus r centes connais sances scientifiques et techniques aLL 51601 51604 per zur Befestigung verschiedener Apparateteile eingespannt wer
4. Chemie Biologie 10 1987 Das Ger t ist zum Messen kleiner Kr fte und Drehmomente geeignet wie sie beispielsweise bei der Mes sung des Magnetfeldes in verschie denartigen stromdurchflossenen Spu len beim Ausmessen der Magnetfel der von Permanentmagneten bei der Messung der Kraft zwischen elektrisch geladenen Kugeln Coulombsches Gesetz oder auf eine elektrische La dung im Feld eines Plattenkondensa tors sowie bei der Bestimmung der elektrischen Leistung mit einem Watt meter auftreten 1 Beschreibung 1 Die von Herrn Professor Sch rholz entworfene Drehwaage 51601 besteht aus einem stabilen Metallgestell in das zwischen zwei Torsionsdr hten ein Drehk r Anmerkungen 1 Die in Klammern gesetzten f nfstelligen Zahlen geben die Katalog Nummern der betreffenden Ger te an 2 Die Angaben DK beziehen sich auf die Versuchsbeschreibungen in LEYBOLD PHYSIKALISCHE HANDBLATTER Bisher sind erschienen Kat Nr 1 Folge 72 Blatt 59901 2 Folge 52 Blatt 599 02 3 Folge 49 Blom 59903 4 Folge 50 Blatt 599 04 3 Die Angaben und Abbildungen sind f r die Ausf hrung der Ger te nicht in allen Einzelheiten verbindlichh Wir sind be strebt unsere Fertigung stets den nevesten wissenschaftlichen und technischen Erkennt nissen anzupassen 2 The data DC Technik LEYBOLD Gebrauchsanweisung LEYBOLD AG Ein Unternehmen der Degussa 916 01 04 instruction Sheet M
5. 24 cm long dia 6 mm et le plateau sont tendus deux fils m talliques portant un corps tour nant servant fixer divers acces soires et corps d exp rience Pour observer les mouvements de rota tion la partie sup rieure du corps tournant porte un miroir concave permettant d obtenir un spot al lant frapper une chelle gradu e On peut r gler volont la tor sion des fils l aide d un tambour dispos sur la t te de la potence et d une attache mobile agenc e en bas sur la plaque socle La balance est con ue de fa on pouvior remplacer facilement tous ses l ments constituants La liveraison comprend sous le n de cat 51601 les l ments sui vants a support en mat riau non ferreux constitue par une placque socle massive sur la quelle est dress e une colonne de 3cm formant avec son bras horizontal sup rieur une potence qui porte une t te de torsion T te de tor sion et plaque socle portent des bornes lectriquement isol es pour fixer et tendre des fils m talliques de torsion La t te de torsion avec tam bour graduation semi circu laire Devant l chelle gradu e du tambour est fix un index pour indiquer le point z ro La hauteur totale du syst me at teint environ 72 cm b 1 dispositif de sus pension constitu par le corps tournant perc radiale ment de deux trous pour fixer les corps d exp rience le frein amortisseur avec contrepoids et le miroir co
6. 0 1074 Nm n tig D Die Werte der Eichung nach der dynamischen und nach der stati schen Methode stimmen in den an gef hrten Beispielen gut berein Ber cksichtigt man noch die Ver dopplung des Ablenkungswinkels durch den Spiegel so folgt f r eine Verschiebung des Lichtzeigers um 1 cm auf einer 1 m entfernten Ska la ein Drehmoment e 2 100 Im vorliegenden Beispiel wird D D D 1 45 1076 Nm of inertia of the bar for dynamic calibration inserted into it there fore it need not be considered Static calibration lf for the calibration of the in strument one cannot assume the equation of oscillation and the equation for calculating the mo ment of inertia then a static ca libration can be performed as follows The balance is laid on one side The stand rod slid through the upper plate here serves as a support The small bar for static calibration is inserted into the sys tem and adjusted horizontally by turning the torsion head In order to fix this position accurately an adjustable mark e g the pointer of the cursor on vertical scale 31122 should be brought to exactly level with the one end of the calibrating rod Now the cali brating weight having a mass of 0 5 g should be inserted into one of the two annular grooves provid ed at a distance of 50mm from the axis and the rod should be returned into the previous marked position by turning the torsion head Then one of the torsio
7. 531 781 a cuarta serie en alem n D Experimentos Medici n de la intensidad del campo magn tico de bobinas 516 22 por las que pasa corriente el ctrica con la balanza de tor si n actuando como magnet metro Medici n de la intensidad del campo magn tico de conductores circulares 516 23 Medici n de los campos magn ti cos de imanes permanentes 516 21 Medici n de la fuerza Coulom bics entre esferas elecirizadas 516 20 Medici n de la potencia el ctrica con la balanza de torsi n la bobina para vatimetro 51630 y las bobinas cil ndricas 516 22 Medici n de la fuerza ejercida sobre una carga el ctrica en un campo homog neo de un conden sador de placas planas 544 22 por medio de la cuchara electros t tica de 516 20 LEYBOLD AG Koln Werk 2 Leybold Heraeus Str 1 P 0 Box 13 65 D 5030 H rth Phone 0 22 33 604 0 Telefax 0 22 33 604 222 Telex 888 481 30 Th d Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
8. ala puede desplazarse vertical y lateralmen te Est n inclu dos la tuerca univer sal Leybold la varilla de soporte de 50 cm de longitud y el pie Puesta en funcionamiento La balanza de torsi n debe colo carse en un lugar a ser posible libre de sacudidas En la mayor a de los casos basta con una mesa firme de experimentaci n El alambre de torsi n superior se sujeta a la cabeza de torsi n En ste se cuelga el cuerpo giratorio con el espejo hacia arriba y en el extremo inferior de dicho cuerpo el segundo alambre de torsi n en cuyo extremo inferior se coloca la pieza de apriete destornillada Esta pieza de apriete puede colo carse acto seguido con poca fuerza en el manguito donde se atornilla La tensi n del alambre de torsi n no influye en la fuerza direccional debe ser tan elevada que al pulsar el alambre con el dedo emita un sonido alto De este modo se evita totalmente que el cuerpo giratorio se balancee Si es necesario amortiguar la ba lanza de torsi n se puede colo car en el rotoide una aleta de amortiguamiento inclu da en el equipo la cual se sumerge en el recipiente de amortiguamiento SS colocado en la repisa corrediza El recipiente de amortiguamiento puede llenarse con agua o con aceite a diferentes alturas seg n el grado de amortiguamiento de seado Para equilibrar el peso de la aleta de amortiguamiento hay que poner el contrapeso correspondiente en el cuerpo girato
9. ans l exemple pr sent cette va leur devient D 1 45 1074 Nm D 516 01 516 04 N heres ber die Eichung findet man im Handblatt DK 531 781 a enthalten in 4 Folge 50 Blatt Be stellnummer 599 04 Versuche Messung des magnetischen Feldes von stromdurchflossenen Spulen 51622 mit der Drehwaage als Magnetometer Mesiung der magnetischen Felder kreisf rmiger Leiter 516 23 Messung der Magnetfelder von Permanentmagneten 516 21 Messung der Coulombschen Kraft zwischen elektrisch geladenen Ku geln 516 20 Messung der elektrischen Leistung mit der Drehwaage der Wattme terspule 516 30 und den Zylinder spulen 516 22 Messung der Kraft auf eine elek trische Ladung im homogenen Feld eines Plattenkondensators 544 22 mit dem elektrostatischen L ffel aus 516 20 For more details concerning the calibration see LEYBOLD Physics Leaflet DC 531 781 a contained in the 4th Series 50 Sheets Order No 599 24 Experiments Measurement of the magnetic field of current carrying coils 516 22 using the torsion balance as magnetometer Measurement of the magnetic fields of circular conductors 516 23 Measurement of the magnetic fields of permanent magnets 516 21 Measurement of Coulomb s force between electrically charged spheres 516 20 Measurement of the electrical output with the torsion balance the wattmeter coil 51630 and the solenoids 516 22 Measurement of force
10. ant et l ajuste l hori zontale en tournant la t te de tor sion Puis on place devent une des extr mit s de la tige un rep re r glable par exemple l index de la r gle verticale 311 22 afin de d terminer exactement la position horizontale de la petite tige d talonnage 50 mm de l axe c est dire du fil de torsion on place le poids de 0 5 gf dans une des marques circulaires de la tige et ram ne la dite tige la marque circulaire en tournant la t te de suspension Au cours de cette manoeuvre un des deux fils subit une torsion tandis que l autre reste d tendu En r p tant l exp rience apr s avoir ins r le poids d talonnage dans l autre marque circulaire de la tige on trouve galement une valeur pour la ro tation de la t te de torsion Lors d une exp rience les deux angels de torsion de la t te de tor sion furent par exemple de 101 et 93 La torsion des deux fils autour de l angle moyen de 97 n cessiterait donc une force de 9 81 1073 N 50 mm de distance et la force directrice 9 81 10 3 0 05 57 3 97 2 90 10 4 Nm Dans les exp riences d crites les valeurs obtenues par l talonnage par voie dynamique concordent bien dans nos exemples avec cel les de la m thode statique En consid rant que le miroir double l angle de d viation on trouve pour un d placement du spot de 1 cm sur une chelle plac e 1 m un moment de couple 1 D 2 100 D
11. artie ou en totalit d eau distill e m lang e un produit pour basse tension superficielle ou d huile selon l amortissement d sir Pour compenser le poids du frein on monte un contrepoids appropri Pour amener le centre de gravit du syst me dans l axe de la balance on monte le frein passe la tige support fournie avec la balance dans la t te de la potence et couche la balance sur le c t de sorte que les fils de torsion se trouvent en po sition horizontale Dans cette posi tion la tige support pass e dans la 3 516 01 516 04 befinden Dabei dient die oben ein gesetzte Stativstange als Auflage Das Gegengewicht wird nun so an der Dampfungsfahne angebracht dap deren Gewicht ausgeglichen ist Zur Lichtzeiger Abbildung benutzt man zweckm figerweise die Lampe 450 60 450 51 mit Kon densor und Blendschieber 460 17 Man setzt die Lampe auf ein Sta tiv 300 02 42 mit Leybold Muffe 301 01 in etwa 30 40 cm Entfer nung vom Hohlspiegel und bildet mit diesem den Spalt oder einen ber der gro en Lochblende be festigten Draht auf einer Wand oder Skala z B 51604 ab Zur bequemen Auswertung der Me ergebnisse ist es ratsam den Ab stand Spiegel Wand in einer ganzen Zahl von Metern z B 3 oder 4 m zu w hlen Eichung Die Eichung der Drehwaage ist notwendig wenn die Mefsergeb nisse quantitativ ausgewertet wer den sollen Da sie leicht nach einer der beiden folgenden Metho
12. at the upper end of the holder which reflects a beam of light onto adistant scale The twist of the wires can be varied by turn ing a graduated torsion head at the upper end and by adjusting a simple screw clamp at the lower end The torsion balance is so designed that individual parts are easy to replace The following parts are supplied under Cat No 516 01 a 1 frame of nonferrous material heavy base plate supporting a rod approx 3cm in diametre and carrying the upper plate with the torsion head Torsion head and base plate are each provided with an electrically insulated terminal clamp for holding the torsion wires One half of the circumference of the torsion head is graduated In front of the graduation a pointer is provided as zero mark Overall height of frame approx 72 cm b 1 Sensitive system con sisting of a metal bar to be inserted lengthwise between two torsion wires The bar has two transverse bores at right angles to one another into which various attachments to be used for the measurements may be inserted moreover means for mounting the damp ing vane and counterweight are provided at its lower end and a concave mirror 10 x 20 mm in size focal length approx 35 cm can be fitted on its upper end c 2 Pairs of torsion wires approx 20 cm long d 1 Damping vessel with adjustable support el 1 Damping vane with adjustable counter weight f 1 Bar fordynamiccall bration
13. au d talon nage de 1 cm de long pourvu de traits de rep re circulaires pour suspendre un poids d talonnage h I poids d talonnage de 0 5 q i l tige support de 30 cm de long l chelle graduation centi m trique en couleur 516 04 de 1 m de long est coll e sur un rail en m tal Elle est installee sur un dis positif support l aide d une noix Leybold par la tige en m tal fix e sur son ar te_ sup rieure Gr ce ce syst me de fixation l chelle peut tre d plac e hori zontalement et verticalement La noix la tige support de 50 cm de long et le pied sont fournis avec chelle Montage Installer la balance sur un support aussi exempt que possible de vi brations Une table d exp riences bien cal e suffit le plus souvent Accrocher le fil de torsion sup rieur la t te de suspension Mon ter alors le corps tournant avec le miroir fix en haut Attacher sous le corps tournant l autre fil de tor sion dont l extr mit inf rieure est pourvue de l attache qui peut alors tre viss e facilement sur la plaque socle La tension du fil n a aucune influ ence sur la force directrice il faut tout juste le tendre pour avoir un son aigu en le pincant Ainsi in stall le corps tournant est prati quement immobile Si la balance doit tre amortie on pourvoit le corps tournant de son frein Celui ci plonge dans la cuve plac e sur la console hauteur r glable garnie en p
14. cilaci n T de la vibraci n de torsion de un cuerpo de momento de inercia J conocido determinamos la fuerza repositora D coeficiente de tor si n es decir el momento de giro necesario para el angulo de giro de 1 rad 57 309 seg n la formula T 4 x2 JD Para ello se introduce en el rotoide la varilla de oscilaci n suministrada y se observa el per o do de oscilaci n sin aleta de by Leybold AG 1985 0 3 10 87 2 Ed Cr amortiguamiento El momento de inercia de la varilla de oscilaci n es 2 fa 2 2 72 104 kgm 2720 gcm El per odo de oscilaci n obtenido en una experiencia era por ej igual a T 6 08 seg Result un valor aproximado del ngulo fuerza repositora de D 2 9 10 4 Nm El momento de inercia del rotoide es inferior a 1 del momento de inercia de la varilla de oscilaci n y por tanto puede despreciarse su valor Contraste est tico Si al realizar el contraste del apa rato no podemos considerar la ecuaci n de oscilaciones ni el c lculo del momento de inercia podr realizarse un contraste est tico de la forma siguiente Se coloca la balanza a un lado La varilla de soporte que se intro duce a trav s de la placa superior sirve como apoyo continuaci n se introduce en el rotoide la peque a varilla de contraste y se equilibra verticalmente girando el cabezal de torsi n Para poder mantener esta posici n con exacti tud se coloca una marca ajustab
15. den geschehen kann ist sie zu empfeh len Dynamische Eichung Man bestimmt aus der Schwin gungsdauer T der Torsionsschwin gung eines K rpers mit bekanntem Tr gheitsmoment J die Direktions kraft D Winkelrichtgr fe d h das fir den Drehwinkel 1 rad 57 30 notwendige Drehmo ment nach der Formel T 47 J D Man setzt dazu den mitgelieferten Schwingstab in den Drehk rper ein und beobachtet die Schwin gungsdauer ohne Dampfungsfah ne Das Tragheitsmoment des Schwingstabes ist a Ue 4 2 D 2 72 104 kgm 2720 gcm Die Schwingungsdauer ergab sich z B in einem Versuch zu T 6 08 s Daraus resultiert eine Winkelrichtgr e Direktionskraft D 2 9 10 Nm Das hierbei vernachl ssigte Tr g heitsmoment des Drehk rpers ist kleiner als 1 des Tr gheitsmo that the torsion wires are in a hori zontal position The stand rod fitted on top here serves as a support The counter weight should then be mounted on the damping vane in such a manner that its weight is compensated For lamp and scale reading it is advisable to use lamp house 450 60 and 450 51 and single lens condenser with sliding aperture 460 17 The lamp should be mounted on a stand 300 02 42 using a Leybold boss 301 01 and set up approx 30 to 40 cm away from the concave mirror and the latter should be used to image the slit or a wire fastened across the large aperture on a wall or scale e y 516 04 For con
16. den kann Zur Beobachtung von Drehbewegungen ist am oberen Ende des Drehk rpers ein Hohl spiegel angebracht mit dem ein Lichtzeiger auf einer Skala abge bildet werden kann Die Torsion der Dr hte l t sich durch Ver drehen einer mit einer Skala ver sehenen Trommel am oberen Ende und durch Einstellen eines ein fachen Klemmst ckes am unteren Ende verstellen Die Drehwaage ist so gebaut da verschiedene Teile leicht auswech selbar sind Folgende Teile werden unter Kat Nr 516 01 geliefert a 1 Gestell aus eisenfreiem Ma terial Stativplatte mit Stange von ca 3cm Durchmesser und oberer Platte mit Torsionskopf Torsionskopf und Bodenplatte enthalten elektrisch isoliert je eine Klemmbuchse zum Ein spannen von Torsionsdr hten Der Torsionskopf ist halbseitig mit einer Skala versehen Vor der Skala ist ein Zeiger als Nullmarke angebracht Ge samth he des Gestelis ca 72 cm b 1 Geh nge bestehend aus Drehk rper mit 2 senkrecht zu einander stehenden Bohrungen zum Anbringen der Me k r per sowie mit Ansdtzen fir Dampfungsfahne und Gegen gewicht und mit aufsetzbarem Hohlspiegel 10 x 20 mm f ca 35 cm c 2 Paar Torsionsdr h te ca 20 cm lang d 1 D mpfungsbecher mit verschiebbarer Konsole el 1 Dampfungsfahne mit verschiebbarem Ge gengewicht f 1 Schwingstab 24 cm lang 6 mm Q tachments can be inserted For observing the angular displace ments a concave mirror is pro vided
17. e se presentan por ejemplo en la medici n del campo magn tico de diferentes bobinas por las que pasa corriente el ctrica en la medici n de campos magn ticos de imanes per manentes en la apreciaci n de la fuerza que existe entre dos esferas cargadas el ctricamente ley de Coulomb y en la medici n de la carga el ctrica en el campo de un condensador de placas as como tambi n en la determinaci n de la potencia el ctrica por medio de un vat metro 1 Descripci n l La balanza de torsi n 51601 proyectada por el profesor Schir holz est formada por un pedes tal estable de metal ligero en el cual entre dos alambres de tor si n se puede sujetar un rotoide en el que se pueden fijar los apa ratos experimentales necesarios En la parte superior del rotoide se encuentra un espejo c ncavo destinado a la observaci n de movimientos giratorios Por medio de este espejo se puede proyectar una aguja luminosa sobre una escala graduada La torsi n de los alambres se puede variar girando un tambor con escala graduada situado en el extremo superior y ajustando una sencilla pieza de apriete colocada en el extremo inferior la balanza de torsi n se ha construido de tal forma que sea posible cambiar con facilidad sus diferentes elementos A la balanza de torsi n 51601 pertenecen los siguientes elemen fos LEYBOLD T cnica Instrucciones de Servicio a l pedestal de metal ligero placa base c
18. exerted on an electric charge in the homoge neous electric field of a parallel plate capacitor 544 22 with the probe plate from 516 20 On trouvera de plus amples d tails sur l talonnage sur la fiche d ex p riences CD 531 781 a fiche 50 de la 4e s rie pouvant tre com mand e sous le n 599 44 Exp riences Mesure du champ magn tique de sol noides 516 22 l aide de la balance de torsion servant de magn tometre Mesure des champs magn tiques engendr s par des conducteurs circulaires 516 23 Mesure des champs magn tiques engendr s par des aimants per manents 516 21 Mesure des forces r gnant entre des sph res lectriquement char g es 516 20 loi de Coulomb Mesure de la puissance lectrique avec la balance de torsion la bo bine d induction 516 30 et les bo bines cylindriques 516 22 Mesure de la force exerc e sur une charge lectrique plac e dans le champ homog ne d un conden sateur plateaux 544 22 l aide de la cuill re lectrostatique emprunt e 516 20 604 0 Telefax 0 22 33 604 222 Telex 888 481 30 Ih d Printed in the Federal Republic of Germany Technische Anderungen vorbehalten LEYBOLD AG K ln Werk 2 Leybold Heraeus Str 1 Postfach 13 65 5030 H rth Telefon 0 22 33 by Leybold AG 1980 0 3 10 87 5 Ed Cr Fisica Quimica Biolog a 10 1987 El aparato sirve para medir fuerzas peque as y momentos de giro como los qu
19. le por ej el ndice de la regla gra duada vertical 311 22 a la misma altura que un extremo de la varilla de contraste En una de ambas se ales de enrase alejadas 50 mm del eje de la varilla de contraste se coloca el peso de contraste con 0 5 g de masa y se sit a la varilla de contraste por giro del cabezal de torsi n en la misma posici n marcada El alambre de torsi n estar retorcido y el otro estar r gido Repitiendo la experiencia y colocando el peso de contraste en la otra se al de enrase se obtiene igualmente un valor para la torsi n del cabezal de torsi n En una experiencia realizada se obtuvieron unos angulos de tor si n para el cabezal de 101 y 93 por ejemplo Para la torsi n de ambos alambres alrededor del ngulo medio de 97 ser a necesar a una fuerza de 9 81 1073 N en 50 mm de distancia y la fuerza repositora necesaria ser a 9 81 10 3 0 05 57 3 D 97 2 90 10 4 Nm Los valores del contraste seg n los m todos din micos y est ticos se corresponden perfectamente en los dos ejemplos mencionados Si se considera todav a la duplica ci n del ngulo de desviaci n debido al espejo tendremos que 4 para un desplazamiento del indice luminoso en 1 cm sobre una escala de una distancia de 1 m aparace un momento de giro de 1 27100 D En el ejemplo presente ser D 1 45 10 Nm Otros datos sobre el contraste se en cuentran en las hojas de F sica leybold CD
20. n balance should be set up in a place free from vibration a solid laboratory bench will suf fice as a rule The upper torsion wire should be hooked into the torsion head From this the bar with the mirror towards the top is suspended from the bar in turn the 2nd torsion wire and from its lower end the unscrewed part of the screw clamp Then this part is inserted again into the socket at the base using little force and screwed tight The tension of the torsion wires does not affect the restoring torque It should be so adjusted that they give a_ high pitched sound upon being plucked The bar suspended between the torsion wires will not wobble then If damping of the torsion balance is required the damping vane supplied with it can be inserted into the suspended bar and made to dip into the damping vessel arranged on the adjustable support Depending upon the desired degree of damping the vessel may be filled up to various levels with distilled water admixed with means to reduce surface ten sion or with oil In order to compensate for the weight of the damping vane the ap propriate counter weight must be mounted on the bar In order to ma ke the centre of gravity of the system lie in the axis of the balance the vane should be fitted whilst the stand rod supplied with the balance should be inserted through the up per plate of the frame and the bal ance should be laid on the side so 51601 51604 g 1 barre
21. n wires will be twisted the other one not The experiment should then be repeated inserting the calibrat ing weight into the other annular groove to find another value for the twist on the torsion head In a typical experiment the two angular displacements of the torsion head were 101 and 97 respectively Thus in order to twist both wires by a mean angle of 97 a force of 9 81 x 103 N would be required to act at a dis tance of 50 mm from the axis which gives for the restoring torque 9 81 x 103 x 0 05 x 57 3 97 2 90 x 10 4 Nm The values obtained by dynamic and by static calibration agree quite well in the above examples On considering that the angular displacement is doubled by the mirror it follows that a 1 cm dis placement of the light mark on a scale 1 m away corresponds to a torque of 1 D D i ox 100 gt In the present example we have D 1 45 X 10 Nm 51601 51604 du moment d inertie de la tige oscillante Etalonnage par voie statique Lorsqu on ne conna t ni l quation d oscillation ni le calcul du mo ment d inertie on peut talonner la balance par voie statique en op rant de la fa on suivante On couche la balance sur le c t en se servant cette fin de la tige transversale install e dans la t te de la potence de fa on que la balance se trouve dans une positi on horizontale Cela fait on fixe la petite tige d talonnage sur le corps tourn
22. ncave de 10 x 20 mm et f environ 35 cm c 2 paires de fils m talliques de torsion d environ 20 cm de long l cuve pour le frein amortisseuraveccon sole hauteur r glable e 1 frein amortisseur avec contrepoids cou lissant d e Di barreau oscillant 24 cm de long 6 mm d q 1 Eichst bchen 11 cm lang mit Ringmarken zum Ein h ngen eines Eichgewichtes h 1 Eichgewicht 0 5 g i 1 Stativstange 30 cm lang Die Skala 51604 ist 1 m lang hat eine farbige Zentimeterteilung und ist auf eine Metallschiene ge klebt Eine an der oberen Kante angebrachte Metallstange dient zum Einspannen in eine Leybold Muffe mit deren Hilfe die Skala seitlich und in der H he verstellt werden kann Leybold Muffe Stativstange von 50 cm Lange und StativfuB werden mitgeliefert Inbetriebnahme Die Drehwaage ist auf einen m g lichst ersch tterungsfreien Platz zu stellen Ein fester Experimentier tisch gen gt meistens Der obere Torsionsdraht wird in den Torsionskopf eingeh ngt Da ran wird der Drehk rper mit dem Spiegel nach oben aufgeh ngt an diesen unten der 2 Torsionsdraht und an dessen unterem Ende das abgeschraubte Klemmst ck Das Klemmst ck kann nun wieder mit geringer Kraft in die Klemmbuchse eingeseizt und festgeschraubt werden Die Spannung des Torsionsdrah tes ist f r die Richtkraft belanglos sie soll so hoch sein da beim An zupfen des gespannten Torsions drahtes ein hoher T
23. ode d emploi This piece of apparatus is suitable for measuring small forces and torques such as occur for example when measuring the magnetic field in various types of current carrying coils exploring the magnetic fields of permanent magnets measuring the force between electrically charged spheres Coulomb s law of electro statics or upon an electric charge in the field of a parallel plate capacitor and when determining the electric power with a wattmeter arrangement 1 Description 1 The torsion balance designed by Professor Sch rholz 516 01 con sists of a sturdy metal frame sup porting between two torsion wires a holder into which various at Notes 1 The five digit numbers quoted in poren theses refer to the catalogue numbers of the respective apparatus refer to the experiment descriptions published as a collection of leaflets in the LEYBOLD PHYSICS LEAFLETS Published to date Cat No lst series 72 sheets 59921 2nd series 52 sheets 59922 3rd series 49 sheets 599 23 4th series 50 sheets 59924 3 The specifications and illustrations are not binding in every detail for the design of the apparatus lt is our policy always to keep our manufacturing programme right up to date so that it makes full allowance for the latest knowledge acquired in all scientific and technical fields 3 Les Torsions Drehwaage nach Sch rholz Skala Torsion balance Schirholz design Scale
24. on entsteht Dann ist ein Schlingern des Dreh k rpers ausreichend vermieden Ist eine D mpfung der Drehwaage n tig so kann die mitgelieferte Dampfungsfahne in den Drehk r per eingesteckt werden die in den auf der verschiebbaren Konsole aufgestellten D mpfungsbecher eintaucht Der D mpfungsbecher kann je nach der gewinschten D mpfung mit destilliertem Was ser dem ein Entspannungsmittel zugesetzt ist oder mit Ol in ver schiedener H he gef llt werden Zum Ausgleich des Gewichtes der Dampfungsfahne ist das zugeh ri ge Gegengewicht an dem Drehk r per zu befestigen Um den Schwer punkt des Systems in die Achse der Waage zu bringen wird die Fahne eingesetzt die mitgelieferte Stativ stange durch die obere Platte des Gestells gesteckt und die Waage auf die Seite gelegt so daB sich die Torsionsdr hte in horizontaler Lage g 1 Bar for static cali bration 11 cm long with annular grooves from which calibrating weights may be suspended h 1 Calibrating weight 0 5 g i 1 Stand rod 30 cm long The scale 51604 is 1 m long has a coloured centimetre gradu ation and is pasted on a metal rail The metal rod provided par allel to the upper edge of the scale is inserted into a Leybold boss with the aid of which it can be conveniently displaced as de sired in a vertical or horizontal direction Leybold boss 50 cm long stand rod and stand base are supplied with the scale Operation The torsio
25. on vari la de unos 3 cm de di metro y placa superior con cabeza de torsi n La cabeza de torsi n y la placa base disponen cada una de un manguito lectrica mente aislados para sujetar los alambres de torsi n La mitad de la cabeza de torsi n lleva una escala delante de la cual se encuentra una aguja puesta en la marca cero Altura total del pedestal aprox 72 cm b dispositivo de sus pensi n compuesto de un rotoide con 2 perforaciones perpendiculares entre s para fijar los cuerpos a medir con ap ndices para la aleta de amortiguamiento y el contra peso y de un espejo c ncavo montable de 10 x 20 mm f aprox 35 cm c 2 pares de alambres de torsi n de 20 cm de longitud d I recipiente de amor tiguamiento con repi sa corrediza laleta de amortigua miento con contra peso corredizo De f 1 barra oscilante de 24 cm de longitud y 6 mm l varilla de contraste de 11 cm de largo con marcas anulares para colgar la pesa de contraste g h I pesa de contraste de 0 5 y I varilla de soporte de 30 cm de longitud LEYBOLD AG Una Empresa de Degussa 2 o 516 01 04 Balanza de torsi n de Sch rholz Escala la escala 51604 de 1 m de longitud posee una divisi n centi m trica coloreada y est pegada sobre una regla met lica La varilla met lica colocada en la arista superior sirve para sujetarla en una tuerca universal Leybold con ayuda de la cual la esc
26. rio Para lograr que el centro de gravedad del sistema se encuentre sobre el eje de la balanza se sujeta la aleta se introduce la va rilla de soporte inclu da a trav s de la placa superior del pedestal y se coloca la balanza en posici n hori zontal de manera que tambi n los alambres de torsi n se encuentren horizontales y la varilla introducida en la placa superior sirva de base cto seguido se coloca el contrape so en la aleta de amortiguamiento de tal forma que el peso de aquella est compensado Para la proyecci n de la aguja luminosa lo m s conveniente es usar la l mpara Leybold 450 60 y 450 51 con la lente condensadora con diafragma 460 17 La l mpara se coloca sobre un pie 300 02 42 con tuercas universales Leybold 301 01 a una distancia de 30 a 40 cm del espejo c ncavo y con ste se proyecta sobre la pared o la escala graduada por ej 51604 la rendija o bien un alambre colocado en un diafrag ma grande A fin de poder calcu lar con comodidad los resultados de la medici n se aconseja que la distancia elegida entre la pared y el espejo sea un n mero exacto de metros por ej 304 m Contraste El contraste de la balanza de tor si n es necesario si se desea eva luar cuantitativamente los resulta dos de la medida Es recomen dable efectuar el contraste ya que puede realizarse sencillamente seg n uno de los m todos siguien tes Contraste din mico A partir del per odo de os
27. venient evaluation of the results if is advisable to select an integer number of metres e g 3 or 4 m for the distance between mirror and wall Calibration For quantitative evaluation of the measurements the torsion balance must be calibrated The calibra tion of the balance by one of the two methods described in the fol lowing is easy to perform and is therefore recommended Dynamic calibration The period of oscillation T of the torsional oscillation of a body of known moment of inertia J is used to determine the restoring torque D i e the torque required to pro duce an angular displacement of l rad 57 309 using the equa tion T 422 J D For this the bar for dynamic cali bration supplied with the balance is inserted into the system and the period of oscillation without damping vane is measured The moment of inertia of the bar is mi J 72 2 72 x 10 4 kgm 2720 gem In a typical experiment the period was T 6 08 s this gave for the restoring torque D 2 9 X 10 Nm Here the moment of inertia of the system itself was neglected it being less than 1 of the moment t te de la potence sert de point d ap pui Le contrepoids est maintenant gliss sur le frein amortisseur de fa con compenser le frein Pour le spot nous recommandons d employer la lampe 430 51 sous carter 450 60 avec condenseur 1 lentille et diaphragme coulissant 460 17 A l aide de noix Leybold
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