Лабораторная работа № 4

4. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПЕРИОДА КОЛЕБАНИЙ НИТЯНОГО МАЯТНИКА ОТ ДЛИНЫ НИТИ

4.1 Цель работы

4.1.1 Изучить зависимость периода колебаний нитяного маятника от длины нити.

2. Оборудование

1. Штатив

2. Кольцо

3. Часы с секундной стрелкой

4. Измерительная лента

5. Нить

6. Шарик с отверстием, через кторое можно пропустить нить

2. Краткие теоретические сведения

Период колебаний определяется параметрами системы.

Математический маятник представляет собой тело, подвешенное на длинной тонкой нерастяжимой нити. Длина l нити должна быть значительно больше размеров тела, тогда его можно считать материальной точкой.

При малых углах отклонения нити от вертикали период Т колебаний маятника определяется формулой:

Т = 2π (1)

где π = 3.14;

l – длина нити;

g – ускорение свободного падения.

Период колебаний можно определить также по формуле:

T =

t N

(2)

где t – время, за которое маятник совершает n полных колебаний;

N – число полных колебаний.

2. Ход работы

1. Установите на краю стола штатив. Укрепите на штативе с помощью муфты кольцо. Подвесьте к нему шарик на нити. Шарик не должен касаться пола.

2. Измерьте длину l нити (длина нити должна быть не менее 50 см). Отклоните шарик в сторону на 5-8 см и отпустите его. Убедитесь в том, что шарик может свободно колебаться.

3. Измерьте время t, в течение которого шарик совершает целое число N колебаний (например, 50). Опыт повторите пять раз.

4. Результаты измерений занесите в таблицу 4.1.

15

Таблица 4.1. – Измеряемые и вычисляемые величины

№ опыта	Длина нити l1,м	Число колебаний N	Время t1, с	Среднее значение времени t1ср, с	Период колебаний Т, с	Период колебаний Т1, с
1
2
3
4
5

5. Вычислить среднее значение времени по формуле:

t1ср =

t1 + t2 + t3 + t4 + t5 5

(3)

4.4.6 Вычислить период колебаний Т по формуле ( 1 ) для длины нити l₁ и период колебаний Т₁ по формуле (2) для времени t_1ср.

4.4.7 Результаты вычислений занести в таблицу 4.1.

4.4.8 Выполнить те же измерения и вычисления уменьшив длину нити, результаты записать в таблицу 4.2.

Таблица 4.2. – Измеряемые и вычисляемые величины

№ опыта	Длина нити l2,м	Число колебаний N	Время t2, с	Среднее значение времени t2ср, с	Период колебаний Т׳, с	Период колебаний Т2, с
1
2
3
4
5

4.4.9 Сделайте вывод: как влияет длина нити на период колебаний нитяного маятника, зависит ли результат от выбранного метода его определения.

2. Контрольные вопросы

1. Почему шарик, подвешенный на нити, в данной работе можно считать математическим маятником?

2. Как зависит период колебаний одного и того же математического маятника от широты местности?

16

3. Что называют периодом колебаний?

2. Содержание отчета

1. Название лабораторной работы

2. Цель работы

3. Оборудование

4. Расчетные формулы

5. Таблицы

6. Вывод

17