Описание лабораторного занятия № 5 «Изучение зависимости периода колебаний математического маятника от длины нити»
(наименование лабораторного занятия)
Дисциплина «ФИЗИКА»
(наименование дисциплины)
Цель занятия: установить зависимость периода колебаний математического мятника от его длины. Оборудование: штатив с кольцом, шарик на нити, часы (или секундомер), измерительная лента. Теоретическая часть. Механическим колебанием называется такое движение, которое точно или приблизительно точно повторяется через определенный промежу-ток времени. Периодом колебаний называется время, за которое совершается одно полое колебание. Обозначается: Т. Единица измерения в СИ: с. Определить период колебаний можно, измерив время n колебаний по формуле:
T
=
(1)
где t-
время, за которое совершено n
колебаний.
Период колебаний
прямопропорционален длине маятника:
чем больше длина маятника, тем больше
период его колебаний.
Частота колебаний называется число
полных колебаний за единицу
времени.
Обозначается:
v.
Единица измерения в СИ: Гц
Частота
определяется по формуле v
=
или
v
=
(2)
Из
формулы периода колебаний маятника
можно определить ускорение свободного
падения:
(3)
Для этого необходимо измерить период колебаний и длину подвеса маятника. Тогда ускорение свободного падения будет равно
(4)
Ход работы.
Для того чтобы установить зависимость периода колебаний математического маятника от длины нити необходимо определить период колебаний маятника при различных значениях его длины и сравнить полученные значения периодов.
Задание №1
1. Установить длину нити около 30 см. 2. Отклонить шарик на небольшой угол от положения равновесия и отпустите. 3. Измерьте время, за которое маятник сделает 30 полных колебаний. 4. Вычислите период и частоту колебаний по формулам (1) и (2).
5. Результаты измерений занесите в первую строку таблицы:
№ п/п |
l,м |
t ,c |
n |
T, c |
V, (Гц) |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
Задание № 2
1. Повторите опыт, уменьшив длину нити в 2 раза. 2. Заполните вторую строку в таблице. 3. Повторите опыт, уменьшив длину нити до 10 см. 4. Заполните третью строку в таблице. 5. Сравните полученные результаты и сделайте вывод.
Дополнительное задание.
1. Вычислите ускорение свободного падения g по формуле (4) для полученных значений периода. Найдите gср.
gср.
=
2. Сравнить полученные значения для gср. со значением g=9,8м/с2 и рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле:
g
=
Контрольные вопросы:
1. Какова должна быть длина маятника, если период его колебаний равен 0,5 с?
2. Какова должна быть длина маятника, если частота его колебаний равна 1 Гц? 3. Во сколько раз и как изменится частота колебаний маятника, если его длина увеличится в 9 раз ?
4. Во сколько раз и как изменится частота колебаний маятника, если его длина увеличится в 4 раза?
Министерство образования и науки Краснодарского края
Государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Новороссийский колледж радиоэлектронного приборостроения» КК