Дослід 4. Залежність періоду коливань вантажу на пружині від її жорсткості та маси вантажу

Обладнання: 1. Пружина . 2. Гиря масою 1 кг або набірні тягарці. 3. Штатив з довгим стояком. 4. Лапа. 5. Муфта. 6. Екран із системою відліку.

1 . Складають установку за схемою, що на рис. Якщо прагнуть здобути лише якісні результати досліду, вимірюють пе­ріоди коливань з масами тягарців 1 і 0,5 кг і роблять висновки. Коли ж треба визначити кількісну залежність періоду від маси, використовують тягарці 1 і 0,25 кг. У цьому випадку період коли­вань маятника з меншим тягарцем буде приблизно в два рази менший, ніж період коливань з більшим тягарцем. Отже, можна твердити, що період коливань тягарця на пружині прямо пропорціональний кореневі квадратному із маси тягаря. Звичайно, слід зробити застереження про те, що масою пружини треба знехтувати.

2. Спочатку демонструють різні пружні властивості пружин. Для цього, затиснувши пружину в лапу, підвішують до її вільного кінця гирю в 1 кг і вимірюють абсолютне видовження пружини. Порівнюючи ці видовження, роблять висновок. Потім знову на­вантажують першу пружину гирею і, відтягнувши її вниз, дають змогу маятнику виконували, вільні коливання. Замінюють пружину іншою і повторюють дослід. Пружини треба дібрати так, щоб відмінність періодів коливань маятника з різними пружинами була помітна на око. У разі потреби вимірюють періоди і, порів­нюючи результати дослідів, роблять висновки.

Дослід 5. Залежність періоду коливань вантажу на нитці від її довжини

Обладнання: 1. Металева або дерев'яна кулька з гачком (діаметром 30...50 мм). 2. Навощена міцна нитка. 3. Штатив з подвоєним стояком. 4. Короткий стояк. 5. Муфта. 6. Два кільця з гачками. 7. Секундомір. 8. Екран фону з системою відліку.

1. В установці досліду збільшують довжину маятника до ма­ксимальної і запускають його з амплітудою 12...15 см. Почекавши деякий час, потрібний для того, щоб учні запам'ятали період ко­ливань, різко укорочують маятник, опускаючи кільце на стояку, до якого прив'язана нитка. Спостерігають зменшення періоду ко­ливань. Відпускають нитку до початкової довжини й спостерігають відновлення початкового періоду. Так роблять 2-3 рази й фор­мулюють висновок про залежність періоду коливань нитяного маятника від його довжини: збільшення довжини маятника при­водить до збільшення його періоду, й навпаки, зменшення довжини зумовлює зменшення періоду.

2 . Для встановлення кількісних співвідношень між довжиною маятника і його періодом підтягують нитку так, щоб довжина маятника дорівнювала .100 см. Запускають маятник (з невеликою амплітудою) і відлічують час десяти коливань. Цей час буде близько 20 с. Отже, період коливань маятника становить 2 с. Зменшують довжину маятника до 25 см, тобто в чотири рази; знову визначають період і переконуються, що він зменшився в Два рази (1 с).

Таким чином, правильність формули для обчислення періоду коливань нитяного маятника; дістає експериментальне підтвер­дження.

Дослід 6. Затухання вільних коливань.

М аятник відводять в сторону і спостерігають його коливання. Відмічають, що коливання маятника затухають. З'ясовують причини затухання. Змінивши тертя (для цього до маятника прикріплюють демпфер), знову спостерігають коливання маятника і переконуються в справедливості зробленого виснов­ку. За допомогою пристрою для за­пису осцилограми коливань маят­ника можна записати осцилограму затухаючих коливань маятника.

Д ослід 7. Приклади вимушених коли­вань.

Пружинний маятник з'єдну­ють з вібратором так, як це показа­но на рисунку. Вивівши з положення рівноваги маятник за допомогою рукоятки спостерігають вимушені коливання маятника при її обертанні.

Дослід 8. Продемонструвати явище резо­нансу.

М іж штативами натягують нитку Довжиною 2-3 см. На нитки підвішують А кулі, три з яких відхилені від одного штативу на відстані 0,3; 0,6; та 0.9 м, а один — на відстані 0,3 від другого штативу. Остання куля слугує вібратором, решта — резонато­рами. Довжину резонаторів можна вибрати 0,5; 0,75; 1 м. При демонстрації досліду довжину вібратора змінюють. Спочатку її беруть рівною 1 м. Приводячи вібратор в коливання, спостері­гають за поведінкою решти маятників. Переконуються в тому, то через деякий час амплітуда резонатора 1 м буде найбільшою порівняно з іншими. Звертають увагу на зсув фаз між вібратором та резонатором. Зменшують довжину вібратора до 0.75 м і знову змушують його рухатись. Спостерігають резонанс другого маят­ника. Дослід повторюють при довжині вібратора 0,5 м.