Определение частоты и периода пружинного маятника лабораторная работа

Лабораторная работа №39 класс

Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы груза и жесткости пружины

Тема: 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 = 2π√m/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 Fупр., вычисленной по закону Гука, и силы тяжести.
mg = Fупр;
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 k1 по формуле:k = mg/∆Χ. Принять g = 9,8 м/с2.
5. Подвесьте к пружине 2-ой груз и вновь измерьте удлинение пружины. Рассчитайте жесткость пружины k2.
6. Рассчитайте среднее значение k по формуле:
Kср. = (k1 + k2)/2
6. Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1. Определение жесткости пружины

Задание 2. Зависимость T пружинного маятника от массы груза

1. Закрепите пружину известной жесткости k1в 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 Tэксп = t/N
5. Вычислите теоретическое значение T пружинного маятника по формуле
Tтеор. = 2π√m/k.

6. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

Дополнительное задание

Постройте график зависимости периода колебаний пружинного маятника Tэксп.от массы груза, соединив точки плавной линией.

Т

Как зависит период колебаний пружинного маятника от массы груза?

Задание 3. Зависимость T пружинного маятника от амплитуды

1. Подвесьте к пружине жесткостью k1 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.

Зависит ли период колебаний маятника от амплитуды колебаний?

Выводы по лабораторной работе

1. (по заданию 1)
2.(по заданию 2)
3.(по заданию 3)

Спасибо за работу