Контрольные вопросы
1. Какое колебание называется гармоническим?
2. Что называется амплитудой, периодом, частотой, фазой колебаний?
3. Выведите формулу периода колебаний пружинного маятника.
4. Получите рабочие формулы (3.4) и (3.5).
5. Что понимают под массой тела?
6. Какими способами можно определить массу тела?
7. В чём состоит сущность основного закона взаимодействия?
Литература [5, § 141, 142].
Лабораторная работа 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА УПРУГОСТИ ПРУЖИНЫ (4 ч)
Цель – определить коэффициент упругости пружины двумя способами: 1) используя зависимость периода упругих колебаний от массы; 2) по закону Гука.
Приборы и материалы: пружина, площадка для грузов, набор грузов, секундомер, линейка.
Описание установки
Установка (рис. 4.1, 4.2) представляет собой пружину, верхний конец которой жестко соединен с кронштейном. К кронштейну прикреплена измерительная линейка. К нижнему концу пружины подвешивается площадка, на которую можно помещать различный набор грузов.
Рис. 4.1 Рис. 4.2
Задание 1. Определение коэффициента упругости пружины по закону Гука
1. Записать формулу для определения коэффициента упругости по закону Гука.
2. Продумать и записать порядок выполнения работы (рис. 4.2).
3. Составить таблицу для значений измеряемых величин и произвести необходимые измерения.
Задание 2. Определение коэффициента упругости пружины из зависимости периода упругих колебаний от массы груза
1. Навесить на пружину груз в 100 г, при этом общая масса будет равна
,
(4.1)
где mnp – масса пружины,
mгр – масса груза,
тпл – масса площадки.
2. Слегка оттянуть пружину и отпустить. Система придет в колебательное движение. По секундомеру определить время t, в течение которого происходит 20–30 полных колебаний системы. Опыт повторить не менее трех раз и найти среднее значение < t >. Из полученных данных определить средний период < T > по формуле
. (4.2)
3. Добавляя грузы по 100 г, аналогично определить < T2 >,< T3 >.
4. Полученные данные занести в табл. 4.1.
5. Для каждого значения периода < T > определить коэффициент упругости пружины K1 , K2 , K3 из формулы
,
откуда
.
Найти среднее значение < K >.
6. Сравнить значения коэффициента упругости, полученные при выполнении заданий 1 и 2.
7. Сделать выводы.
Таблица 4.1
Измеряемые и расчетные величины для определения коэффициента упругости к
|
Номер измерений i |
Масса колеблющейся системы
|
Число колебаний n |
Время колебаний |
Средний период колебаний < T > |
Коэффициент упругости | ||
|
t |
< t > | ||||||
|
K |
< K > | ||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Дайте определение гармонического колебания.
2. Дайте определение кинематических характеристик гармонического колебания: амплитуды, периода, частоты, фазы колебания.
3. Запишите уравнения смещения, скорости и ускорения при колебательном движении, их максимальные значения.
4. Получите формулу периода упругих колебаний.
5. Объясните физический смысл коэффициента упругости.
Литература [5, § 141, 142].