- •1.1. Описание лабораторной установки
- •1.2. Краткие теоретические сведения
- •1.3. Задание
- •1.4. Порядок выполнения работы
- •1.5. Дополнительное задание
- •1.6. Контрольные вопросы
- •2.1. Описание лабораторной установки
- •2.2. Краткие теоретические сведения
- •2.3. Задание
- •2.4. Порядок выполнения работы
- •2.5. Контрольные вопросы
- •3.1. Краткие теоретические сведения
- •3.2.Описание лабораторной установки
- •3.3.Порядок выполнения работы
- •3.3.1. Сложение однонаправленных колебаний
- •3.3.2. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
- •3.4. Контрольные вопросы
- •4.1.Описание лабораторной установки
- •4.2. Краткие теоретические сведения
- •4.3.Задание
- •4.4.Порядок выполнения работы
- •4.5. Дополнительное задание
- •4.6. Контрольные вопросы
- •5.1.Описание лабораторной установки
- •5.2. Краткие теоретические сведения
- •5.3.Задание
- •5.4.Порядок выполнения работы
- •5.5. Дополнительное задание
- •6.1.2. Краткие теоретические сведения
- •6.1.3. Задание
- •6.1.4. Порядок выполнения работы
- •6.1.5. Контрольные вопросы
- •6.2. Исследование спектра дифракционной решетки
- •6.2.1. Описание установки
- •6.2.2. Краткие теоретические сведения
- •6.2.3. Задание
- •6.2.4. Порядок выполнения работы
- •6.2.5. Дополнительное задание
- •6.2.6. Контрольные вопросы
- •6.3. Исследование дифракции Френеля на круглом отверстии
- •6.3.1. Описание лабораторной установки
- •6.3.2. Краткие теоретические сведения
- •6.3.3. Задание
- •6.3.4. Порядок выполнения работы
- •6.3.5. Контрольные вопросы
- •Явление поляризации света
- •7.1. Описание лабораторной установки
- •7.2. Краткие теоретические сведения
- •7.3. Задание
- •7.4. Порядок выполнения работы
- •7.5. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 8
- •8.1. Описание лабораторной установки
- •8.2. Краткие теоретические сведения
- •8.3. Градуировка шкалы барабана монохроматора
- •8.3.1. Задание
- •8.3.2. Порядок выполнения работы
- •8.4. Определение постоянной Ридберга
- •8.4.1. Задание
- •8.4.2. Порядок выполнения задания
- •8.5. Расчет постоянной Планка и энергии ионизации атома водорода
- •8.6. Контрольные вопросы
- •644046, Г. Омск, пр. Маркса, 35
- •Колебания и волны
2.2. Краткие теоретические сведения
Для пружинного маятника, совершающего колебания под действием силы упругости вдоль вертикальной оси, совпадающей с осью пружины,период колебаний определяется по выражению:
, (4)
где k– коэффициент упругости (жесткости) пружины;m– масса груза.
2.3. Задание
Измерить удлинение пружины Δlпод действием груза массойmи из условия равновесия определить статическим методом коэффициент жесткости пружины по формуле:
, (5)
где – удлинение пружины под действием подвешенного груза,;l иl0длина пружины в нагруженном и ненагруженном состоянии.
Измерить время tN, за которое маятник совершает Nполных колебаний, и определить динамическим методом коэффициент жесткости пружины по уравнению:
. (6)
2.4. Порядок выполнения работы
1) Записать в тетрадь рабочие формулы (5) и (6) для расчета коэффициентов жесткости пружины kстат иkдин.
2) Измерить массу груза, подвешенного к пружине, результат измерения записать в табл. 2.
3) Освободить пружину от действия груза и измерить ее длину l0в не-нагруженном состоянии (длиной пружины считается расстояние от первого до последнего витка), результат измерения записать в табл. 2.
4) Нагрузить пружину и добиться статического равновесия, измерить длину l пружины в деформированном состоянии и результат измерения и инструментальную погрешность записать в табл. 2.
5) Вычислить коэффициент жесткости пружины kстатпо формуле (5).
6) Вывести груз, подвешенный к пружине, из положения равновесия на расстояние, не превышающее 10 % от длины пружины в равновесном состоянии (при этом выполняются условия гармоничности колебаний), и отпустить груз, одновременно включив секундомер.
7) Измерить с помощью секундомера время tNсовершенияNполных колебаний пружинного маятника (Nзадается преподавателем). Полученный результат записать в табл. 2.
8) Вычислить коэффициент жесткости пружины kдинпо уравнению (6) и оценить погрешность расчета.
9) Сравнить результаты измерения коэффициента жесткости пружины статическим и динамическим методами и сделать вывод.
Т а б л и ц а 2
Результаты измерения жесткости пружины
m, кг |
Δm, кг |
L0, м |
l, м |
Δl, м |
N |
tN, с |
ΔtN,c |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5. Контрольные вопросы
1) Закон гармонических колебаний, основные параметры гармонических колебаний.
2) Пружинный маятник, квазиупругая сила.
3) Дифференциальное уравнение колебаний пружинного маятника.
4) Вывести расчетные формулы (5) и (6).
Лабораторная работа 3
СЛОЖЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ
Ц е л ь р а б о т ы: изучить осциллографический метод сложения гармонических колебаний.
П р и б о р ы и п р и н а д л е ж н о с т и, используемые в работе:звуковой генератор, осциллограф.
3.1. Краткие теоретические сведения
При сложении двух гармонических колебаний одинаковой частоты и одного направления результирующее колебание будет также гармоническим такой же частоты с амплитудой, вычисляемой по формуле:
, (7)
и начальной фазой, определяемой соотношением:
,(8)
где A1, A2амплитуды складываемых колебаний;01, 02их начальные фазы.
При сложении двух гармонических колебаний одного направления с близкими по значению частотами и одинаковой амплитудой результирующее колебание будет почти синусоидальным с медленно меняющейся амплитудой. Такие колебания с периодическим изменением амплитуды называются биениями.
При сложении колебаний, направленных перпендикулярно друг другу, и с кратными частотами, получаются кривые сложной формы, называемые фигурами Лиссажу, по общему виду которых можно определить частоту одного из складываемых колебаний, если частота второго известна.