Упражнение 2. Пружинный маятник

1. Выберите «Груз на пружине».

2. Внимательно рассмотрите рисунок, найдите все регуляторы и другие основные элементы.

3. Установите массу m груза, значение коэффициента сопротивления b и начальное смещение x₀, указанные в табл. 3.1 для вашего варианта. Значение массы m в окошке – округленное, точное значение устанавливается на соответствующей шкале.

4. Проведите измерения, аналогичные упр.1, увеличивая коэффициент жесткости k каждый раз на 1Н/м. Для каждого значения k измерение повторяем 3 раза. Результаты измерений запишите в табл.3.3.

Таблица 3.3

Номер измерения	N =
	k, H/м	t1, с	t2, с	t3, с	t>, с	Т, с	, с-1	2, с-2
1	5
2	6
...	…
6	10

Обработка результатов измерений

1. Вычислите требуемые величины и заполните таблицы 3.2 и 3.3.

2. Постройте графики зависимости:

– квадрата периода колебаний Т²(L) от длины L нити математического маятника,

– квадрата циклической частоты колебаний ²(k) от жесткости k пружины пружинного маятника.

3. По наклону графика Т² = f(L) определите значение ускорения свободного падения g, используя формулу g =4 ² .

4. По наклону графика ² = f(k) определите значение m, используя формулу

m = .

Проанализируйте ответ и графики.

5. Рассчитать энергию гармонических (b=0) колебаний математического и пружинного маятников по максимальной потенциальной энергии: для математического маятника , для пружинного маятника , где длину подвеса L и жесткость пружины k взять из табл.3.2 и табл. 3.3 соответственно, выбрав номер измерения в этих таблицах равный номеру вашего варианта.

Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать заполненные таблицы 3.2 и 3.3, графики Т² = f(L) и ² = f(k), расчеты g, m, Е.

Контрольные вопросы

1. Что такое колебание?

2. Дайте определение периода колебаний.

3. Дайте определение частоты колебаний.

4. Дайте определение гармонических колебаний.

5. Запишите закон зависимости от времени величины s, совершающей гармоническое колебательное изменение.

6. Запишите закон движения МТ, совершающей гармонические колебания.

7. Дайте определение амплитуды гармонических колебаний.

8. Дайте определение фазы гармонических колебаний.

9. Дайте определение начальной фазы гармонических колебаний.

10. Напишите уравнение связи частоты и периода гармонических колебаний.

11. Напишите уравнение связи частоты и циклической частоты гармонических колебаний.

12. Напишите формулу зависимости скорости МТ от времени при гармонических колебаниях.

13. Напишите уравнения связи амплитуды скорости и амплитуды смещения при гармонических колебаниях МТ.

14. Напишите формулу зависимости ускорения МТ от времени при гармонических колебаниях.

15. Напишите уравнения связи амплитуды скорости и амплитуды ускорения при гармонических колебаниях МТ.

16. Напишите уравнения связи амплитуды смещения и амплитуды ускорения при гармонических колебаниях МТ.

17. Напишите дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний МТ.

18. Напишите дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний МТ.

19. Что определяет коэффициент затухания?

20. Дайте определение математического маятника.

21. Запишите формулу циклической частоты свободных колебаний математического маятника.

22. Дайте определение пружинного маятника.

23. Запишите формулу циклической частоты свободных колебаний пружинного маятника.

24. Напишите формулу потенциальной энергии пружинного маятника.