Лабораторная работа. ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА

ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА

Повторите: «физика-11».

Груз, подвешенный на стальной пружине и выведенный из положения равновесия, совершает под действием сил тяжести и упругости пружины гармонические колебания. Собственная частота колебаний такого пружинного маятника определяется выражением

где k — жесткость пружины; m — масса тела.

Задача данной работы заключается в том, чтобы экспериментально проверить полученную теоретически закономерность. Для решения этой задачи сначала необходимо определить жесткость k пружины, применяемой в лабораторной установке, массу m груза и вычислить собственную частоту и период колебаний маятника. Затем, подвесив груз массой m на пружину, экспериментально проверить полученный теоретически результат.

Выполнение работы

 Оборудование: 1) набор грузов по механике; 2) держатель со спиральной пружиной; 3) штатив для фронтальных работ; 4) метр демонстрационный; 5) секундомер карманный или часы с секундной стрелкой.

 1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений.

 2. Укрепите пружину с держателем в лапке штатива и подвесьте к ней груз массой 100 г. Рядом с грузом укрепите вертикально измерительную линейку и отметьте начальное положение груза (рис. 1).

 3. Подвесьте к пружине груза массой по 100 г и измерьте ее удлинение x, вызванное действием силы . По измеренному удлинению x и известной силе F вычислите жесткость пружины:

4. Зная жесткость пружины, вычислите собственную частоту колебаний и период пружинного маятника массой 200 и 400 г.

5. Подвесьте к пружине 2 груза массой по 100 г, выведите пружинный маятник из положения равновесия, сместив его на 5–7 см, и экспериментально определите частоту колебаний  маятника. Для этого измерьте интервал времени t, за который маятник совершает 20 полных колебаний, и произведите расчет по формуле

где n — число колебаний.

6. Такие же измерения и вычисления выполните с маятником массой 400 г.

7. Вычислите отклонение расчетного значения собственной частоты колебаний пружинного маятника от частоты , полученной экспериментально. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Рис. 1

 Контрольные вопросы

 1. По какому закону происходит колебание тела, подвешенного на пружине?

2. Зависит ли частота колебаний пружинного маятника от амплитуды колебаний?

3. Каким был бы результат опыта в условиях невесомости?