II. Приборы и принадлежности.
Установка, представляющая собой пружину, с закрепленным концом, набор грузов, линейка, миллиметровая бумага, секундомер.
III. Выполнение работы
Схема установки изображена на рисунке 3.
Период колебаний этой системы зависит от массы груза m и коэффициента упругости пружины k .
Т = 2π
(18)
Из нее будем иметь
k
=
(19)
Если знать массу колеблющегося груза и период колебания пружинного маятника Т, то можно определить коэффициент упругости k.
Задание 1.
Вставить пружину в держатель.
С помощью угольника и миллиметровой шкалы измерить координату нижнего конца пружины х0 с точностью до 1 мм. Результат записать в табл.1.
К нижнему концу пружины подвесить один грузик. Измерить координату нижнего конца пружины х1.
Аналогичные измерения провести с двумя, тремя и т.д. грузами. Результаты х1, х2, х3, х4 и т.д. записать в ту же таблицу.
В эту же таблицу записать соответствующие упругие силы, которые рассчитываются по формулам: F1 = m1g ; F2 = m2g и т.д., где
m1 – масса одного груза
m2 – масса двух грузов и т.д.
Таблица 1
Сила упругости |
Н |
|
F1 = m1g |
F2 = m2g |
F3 = m3g |
F4 = m4g |
Координата конца пружины |
м |
х0 = |
x1 = |
x2 = |
x3 = |
x4 = |
Абсолютная деформация пружины Δх = хi – х0 |
м |
|
|
|
|
|
Коэффициент упругости ki |
|
|
|
|
|
|
По данным таблицы построить график, откладывая по оси абсцисс деформацию Δх в метрах, а по оси ординат Fy в Ньютонах.
По формуле
определить коэффициент упругости для
каждой из сил.
Найти среднее значение kср.
Задание 2.
К нижнему концу пружины подвесить груз массой m.
Вывести систему из положения равновесия – оттянуть груз вниз на 3-4 см. и отпустить.
Измерить время t , за которое совершится n = 20 – 30 колебаний.
4.
Период собственных колебаний определить
по формуле Т =
5. Опыт повторить с тремя различными грузами по 3 раза.
Результат занести в таблицу 2.
Таблица 2
Масса грузов |
|
m1 = 0,4 кг |
m2 = 0,6 кг |
||||
Число колебаний n |
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
Время t |
c |
|
|
|
|
|
|
Период колебаний Т |
c |
|
|
|
|
|
|
Тср |
c |
|
|
||||
k |
|
|
|
||||
6. Из трёх периодов колебаний каждого груза найти среднее. Убедиться, что Т зависит от массы грузов.
7. По формуле (19) определить коэффициент упругости пружины для каждого Тср. Сравнить значения со значениями, полученными в 1 задании.