Лабораторная работа 3 9 класс Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы груза и жесткости пружины

Исследование зависимости T колебаний пружинного маятника от массы груза и жесткости пружины Цель работы : выяснить, как ~T свободных колебаний пружинного маятника от массы груза и жесткости пружины; сравнить значение Tпружинного маятника, полученного экспериментально, с теоретическим значением. Приборы и материалы: штатив с муфтой и лапкой, набор грузов по механике, набор пружин различной жесткости, динамометр, секундомер, линейка.

Теория Период гармонических колебаний пружинного маятника вычисляется по формуле: T = 2πm/k Это значит, что период колебаний не зависит от амплитуды колебаний, но зависит от массы груза и жесткости пружины.

Ход работы: 1. Собрать установку по рисунку 1.

Задание 1. Определение жесткости пружины 1. Найдем жесткость пружины k из условия равенства F упр., вычисленной по закону Гука, и силы тяжести. mg = F упр ; mg = kΔΧ; k = mg/Χ

Вычисление жесткости пружины k 3. Подвесьте к пружине груз массой 100 г и измерьте удлинение пружины ΔΧ. 4. Рассчитайте коэффициент жесткости k 1 по формуле:k = mg/Χ. Принять g = 9,8 м/с Подвесьте к пружине 2-ой груз и вновь измерьте удлинение пружины. Рассчитайте жесткость пружины k Рассчитайте среднее значение k по формуле: K ср. = (k 1 + k 2 )/2 6. Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1. Определение жесткости пружины Номер опыта Масса груза, m, кг Растяжение пружины ΔΧ,м Жесткость пружины, k, Н/м Жесткость пружины, k ср. = (k 1 +k 2 )/2, Н/м

Задание 2. Зависимость T пружинного маятника от массы груза 1. Закрепите пружину известной жесткости k 1 в штативе и подвесьте к ней один груз массой 100 г (50 г) 2. Отклоните груз вниз от положения равновесия на ____ см и отпустите. 3. Измерьте время, за которое маятник совершает N = 10 полных колебаний. 4. Повторите опыт два раза, прикрепляя поочередно к пружине 2 и 3 груза. 4. Для каждого опыта вычислите период (T) и частоту (_) маятника по формуле T эксп = t/N 5. Вычислите теоретическое значение T пружинного маятника по формуле T теор. = 2πm/k.

6. Результаты измерений занесите в таблицу 2. Номер опыта Масса груза, m, кг Время t,с Число колебаний, N Период колебаний T эксп, с Период колебаний T теор, с 1 2 3

Дополнительное задание Постройте график зависимости периода колебаний пружинного маятника T эксп. от массы груза, соединив точки плавной линией. Т Как зависит период колебаний пружинного маятника от массы груза?

Задание 3. Зависимость T пружинного маятника от жесткости пружины 1. Закрепите пружину известной жесткости k 1 в штативе и подвесьте к ней один груз массой 100 г (50 г) 2. Отклоните груз вниз от положения равновесия на ____ см и отпустите. 3. Измерьте время, за которое маятник совершает N = 10 полных колебаний. 4. Повторите опыт с пружиной другой жесткости (k 2 ). 5. Для каждого опыта вычислите период (T) и частоту (_) маятника по формуле T эксп = t/N

6. Результаты измерений занесите в таблицу 4. Номер опыта Жесткость пружины, k, Н/м Время t,с Число колебаний, N Период колебаний T эксп, с 1 2 Как зависит период колебаний пружинного маятника от жесткости пружины?

Задание 4. Зависимость T пружинного маятника от амплитуды 1. Подвесьте к пружине жесткостью k 1 груз массой 100 г. 2.Отклоните груз пружинного маятника от положения равновесия на А = ___ см и отпустите. 3. Измерьте время t, за которое маятник совершает N = 10 полных колебаний. 4. Повторите несколько раз с различными амплитудами колебаний. 5. Для каждого опыта вычислите T колебаний нитяного маятника по формуле T = t/N.

6. Результаты измерений занесите в таблицу4. Номер опыта Амплитуда колебаний, А, см Время, t,сЧисло колебаний, N Период колебаний, T,с Зависит ли период колебаний маятника от амплитуды колебаний?

Выводы по лабораторной работе 1. (по заданию 1) 2.(по заданию 2) 3.(по заданию 3) 4.(по заданию 4)