Фізичний практикум
Практична робота № 13
«Дослідження коливань пружинного маятника»
Мета: вивчити вільні та вимушені коливання; обчислити частоту та період коливань.
Обладнання: набір тягарців з механіки; тримач із спіральною пружиною; штатив для фронтальних робіт; метр демонстраційний; секундомір.
Теоретичні відомості
Тягарець, підвішений на сталевій пружині і виведений з положення рівноваги, під дією сил тяжіння і пружності здійснює гармонічні коливання. Власна частота коливань такого пружинного маятника визначається виразом, де k – жорсткість пружини, m – маса тіла.
Завдання даної роботи полягає в тому, щоб експериментально перевірити виведену теоретично закономірність. Щоб виконати це завдання, спочатку треба визначити жорсткість k пружини, використаної в лабораторній установці, масу m тягарця та обчислити власну частоту νо і період То коливань маятника. Потім, підвісивши тягарець масою m до пружини, експериментально перевірити встановлений теоретично результат.
Пружинний маятник – система, в якій відбуваються гармонічні коливання тіла m, підвішеного на абсолютно пружній пружині, під дією пружної сили F = -kx, де k - жорсткість пружини, x – зміщення тіла від положення рівноваги.
Коливання – це рухи, які точно або приблизно повторюються через певні інтервали часу.
Вільні коливання – коливання, що виникають у системі під дією внутрішніх сил після того, як систему виведено з положення рівноваги.
Вимушені коливання – коливання тіл, що відбуваються під дією зовнішніх сил, які періодично змінюються.
Період коливань – мінімальний проміжок часу Т, через який рух тіла повністю повторюється (час одного коливання).
Частота коливань – кількість коливань за одиницю часу (ν).
Амплітуда коливань – модуль найбільшого зміщення тіла від положення рівноваги.
Хід роботи
Виконання роботи
№ досліду |
F, H |
Δx, м |
k, |
m, кг |
νо, Гц |
Τо, с |
Δt, с |
ν, Гц |
ε, % |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обчислення:
;
;
.
Висновки: