Контрольні запитання

1. Від чого залежить прискорення вільного падіння на Землі?

2. На підставі одержаних результатів визначте масу та густину Землі, знаючи середній радіус Землі.

3. Який маятник називають математичним?

4. Що таке період? Частота? Герц? Амплітуда? Фаза?

5. Тіло кинули вертикально вгору. З якого моменту починається вільне падіння тіла?

6. Покажіть, що м/с²= Н/кг.

7. Виведіть формулу (4.4) з інструкції.

8. Чому величина кута відхилення маятника не повинна перевищувати 4-5˚?

9. Знайдіть значення на висоті, рівній радіусу Землі.

10. Яке значення має в центрі Землі?

11. Визначить значення швидкості, яку необхідно надати тілу, щоб воно назавжди залишило земне тяжіння. Обертальний рух Землі не враховувати. Маса тіла набагато менша від маси Землі

12. Визначить прискорення вільного падіння у шахті, на глибині від поверхні Землі. Землю вважати однорідною кулею з середньою густиною Середній радіус Землі

Лабораторна робота № 5 вивчення коливань пружинного маятника

Обладнання: набір важків; спіральна пружина; штатив; вимірювальна лінійка; секундомір.

Теоретичні відомості

Рис. 12

Вантаж, підвішений на стальній пружині і виведений з положення рівноваги, здійснює під дією сил тяжіння та пружності пружини гармонічні коливання (рис.12).

Власна частота коливань такого пружинного маятника визначається за формулою:

(5.1)

де – жорсткість пружини, – маса тіла.

Завдання цієї роботи полягає у тому, щоб експериментально перевірити отриману теоретичну закономірність. Для розв’язку цієї задачі спочатку необхідно визначити жорсткість пружини, масу та обчислити власну частоту і період коливань маятника. Потім, підвісивши вантаж масою на пружину, експериментально перевірити отриманий теоретичний результат.

Порядок виконання роботи

1. Підготуйте в зошиті таблицю для внесення результатів вимірювань та обчислень:

№	Н	м		кг	с-1	с	c-1

2. Закріпіть пружину в лапці штатива і поряд з нею закріпіть вертикально вимірювальну лінійку. Відмітьте початкове положення кінця нерозтягнутої пружини.

3. Послідовно до пружини підвішуйте вантажі масою 100, 200, 300, 400 г і для кожного випадку, виміряйте видовження пружини . Враховуючи, що сила пружності дорівнює силі тяжіння, що діє на вантаж (за модулем), за формулою (5.2) визначте силу пружності для кожного видовження пружини .

(5.2)

За одержаними даними побудуйте графік залежності видовження пружини від сили пружності . Користуючись графіком, визначте значення коефіцієнта жорсткості пружини. Для цього в передній частині графіка виберіть зручну точку і, визначивши її координати, обчисліть значення коефіцієнта жорсткості за формулою (5.3)

(5.3)

4. Знаючи жорсткість пружини, обчисліть власну частоту коливань та період пружинного маятника масою 100 г, 200 г, 300 г і 400 г.

5. Залиште на пружині вантаж масою 100 г, виведіть пружинний маятник з положення рівноваги, змістивши його на 5-7 см вниз, і експериментально визначте частоту коливань маятника. Для цього визначте інтервал часу , за який маятник здійснює 20 повних коливань, і виконайте розрахунки за формулою (5.4).

(5.4)

де - кількість коливань.

Зауваження: секундомір вмикайте тільки після того, як коливання маятника стабілізуються!

6. Такі ж вимірювання та обчислення виконайте з маятником масою 200 г, 300 г і 400 г.

7. Обчисліть відхилення розрахункового значення власної частоти коливань пружинного маятника від частоти , одержаної експериментально, і результати вимірювань та обчислень занесіть у таблицю.