Лабораторная работа №2″Изучение колебаний пружинного

1
Лабораторная работа
ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА
О б о р у д о в а н и е: набор грузов, стальная пружина, штатив с лапкой и муфтами,
секундомер, линейка с миллиметровыми делениями.
Цель работы: экспериментально определить период колебаний пружинного маятника, сравнить результат с теоретическими расчётами.
Содержание и метод выполнения работы
Груз, подвешенный на стальной пружине и выведенный из положения равновесия, совершает под действием сил тяжести и упругости пружины свободные
гармонические колебания. Период колебаний такого
пружинного маятника определяется выражением
m
T  2
, где k  жёсткость пружины, m  масса тела.
k
Задача данной работы заключается в том, чтобы
экспериментально проверить полученные теоретически
результаты.
Для решения этой задачи сначала необходимо
Рис.
определить жёсткость пружины, применяемой в лабораmg
торной установке k 
, где х  удлинение пружины под действием груза
x
массой т. Затем теоретически необходимо произвести расчёты периодов колебаний пружинных маятников с грузами разной массы.
Далее в эксперименте определяются периоды колебаний пружинных маятников для тех тел, для которых были проведены теоретические расчёты.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте листы для отчета о проделанной работе с предварительными записями.
2. Соберите установку (рис.). Подвесьте один груз массой 100 г к пружине и определите удлинение пружины. То же самое проделайте с грузами
других масс (200 г, 300 г, …). Результаты измерений занесите в таблицу.
Таблица результатов измерений и вычислений
№
опыта
1
2
3
…
10
Среднее
Масса груза
т
кг
Удлинение пружины
x
м
Коэффициент
жёсткости
k
Абсолютная погрешность
k
Н/м
Н/м
2
3. Вычислите жёсткость пружины и рассчитайте теоретические периоды
колебаний пружинных маятников с телами разной массы.
4. Подсчитайте относительную и абсолютную погрешности периодов
колебаний пружинных маятников для каждого из выбранных масс, считая
приближённой величиной только жёсткость пружины:
T 1 х
T 

, Т = Т·Т.
T
2 х
5. Запишите результаты расчётов периодов колебаний пружинных маятников с учётом погрешностей: Т = (……) с, Т = …%.
6. Подвесьте к пружине груз массой 100 г, выведите пружинный маятник из положения равновесия, сместив его на 57 см вниз, и экспериментально определите период колебаний маятника. Для этого измерьте интервал
времени t, за который маятник совершает, например, N = 20 полных колебаний. Проведите эти же действия с данным маятником для другого количества
колебаний. Данные занесите в таблицу.
Таблица результатов измерений и вычислений
№
опыта
Количество колебаний
N

Общее время колебаний
t
с
Период
колебаний
T
с
Абсолютная погрешность
T
с
1
2
3
…
10
Среднее
7. Вычислите экспериментальное значение периода колебаний пружинного маятника T = t/N.
8. По результатам таблицы запишите экспериментальное значение периода колебаний первого пружинного маятника с учётом абсолютной и относительной погрешностей.
9. Проделайте те же экспериментальные действия с другими грузами.
10. Сравните величины периодов колебаний пружинных маятников, полученных экспериментально, с периодами их колебаний, полученными при
теоретических расчётах.
11. Сделайте выводы о проделанной работе и оцените правдоподобность
полученных результатов.
Контрольные вопросы
1. Зависит ли период колебаний пружинного маятника от амплитуды колебаний?
2. Каким был бы результат опыта в условиях невесомости?
3. В каком случае пружинный маятник будет совершать вынужденные колебания?
3
Лабораторная работа
ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА
О б о р у д о в а н и е: набор грузов, стальная пружина, штатив с лапкой и муфтами,
секундомер, линейка с миллиметровыми делениями.
Цель работы: экспериментально определить период колебаний пружинного маятника, сравнить результат с теоретическими расчётами.
Содержание и метод выполнения работы
Груз, подвешенный на стальной пружине и выведенный из положения равновесия, совершает под действием сил тяжести и упругости пружины свободные
гармонические колебания. Период колебаний такого
пружинного маятника определяется выражением
m
T  2
, где k  жёсткость пружины, m  масса тела.
k
Задача данной работы заключается в том, чтобы
экспериментально проверить полученные теоретически
результаты.
Для решения этой задачи сначала необходимо
Рис.
определить жёсткость пружины, применяемой в лабораmg
торной установке k 
, где х  удлинение пружины под действием груза
x
массой т. Затем теоретически необходимо произвести расчёты периодов колебаний пружинных маятников с грузами разной массы.
Далее в эксперименте определяются периоды колебаний пружинных маятников для тех тел, для которых были проведены теоретические расчёты.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте листы для отчета о проделанной работе с предварительными записями.
2. Соберите установку (рис.). Подвесьте один груз массой 100 г к пружине и определите удлинение пружины. То же самое проделайте с грузами
других масс (200 г, 300 г, …). Результаты измерений занесите в таблицу.
Таблица результатов измерений и вычислений
№
опыта
1
2
3
…
10
Среднее
Масса груза
т
кг
Удлинение пружины
x
м
Коэффициент
жёсткости
k
Н/м
4
3. Вычислите жёсткость пружины .
4. Подвесьте к пружине груз массой 100 г, выведите пружинный маятник из положения равновесия, сместив его на 57 см вниз, и экспериментально определите период колебаний маятника. Для этого измерьте интервал
времени t, за который маятник совершает, например, N = 20 полных колебаний. Проведите эти же действия с данным маятником для другого количества
колебаний. Данные занесите в таблицу.
Таблица результатов измерений и вычислений
№
опыта
Количество колебаний
N

Общее время колебаний
t
с
Период
колебаний
T
с
1
2
3
…
10
Среднее
7. Вычислите экспериментальное значение периода колебаний пружинного маятника T = t/N.
8. По результатам таблицы запишите экспериментальное значение периода колебаний первого пружинного маятника .
9. Сравните величины периодов колебаний пружинных маятников, полученных экспериментально, с периодами их колебаний, полученными при
теоретических расчётах.
10. Сделайте выводы о проделанной работе и оцените правдоподобность
полученных результатов.
Контрольные вопросы
1. Зависит ли период колебаний пружинного маятника от амплитуды колебаний?
2. Каким был бы результат опыта в условиях невесомости?
3. В каком случае пружинный маятник будет совершать вынужденные колебания?