1. Навесить подвес массой mп на пружину и привести её в колебательное движение с небольшой амплитудой колебаний. Тогда колеблющаяся масса будет равна: . Значения масс даёт преподаватель.
2. По секундомеру определить время 10-ти полных колебаний. Опыт повторить не менее 3-х раз, результаты занести в таблицу 1.
3. Вычислить погрешность измерений Dt.. Вычисление погрешности измерений провести по стандартной методике, приведённой в приложении. Коэффициент надёжности α, необходимый для вычисления коэффициента Стьюдента, задаёт преподаватель. Результаты вычислений занести в таблицу 1.
4. Закрепить на подвесе груз массой , тогда колеблющаяся масса будет равна: Повторить пункты 2-3.
5. Добавить груз массой . Тогда колеблющаяся масса будет равна: Повторить пункты 2-3 ещё раз.
6. Определить периоды колебаний Тi по формуле: , а также его абсолютную и относительную погрешности по формулам: , где .
Значения периодов, квадратов периодов и полных колеблющихся масс занести в таблицу 2. По данным таблицы 2 начертить график зависимости Т2 от m.
|
|
7. Вычислить коэффициент жёсткости пружины по формуле:
и его погрешности по формулам: Результаты вычислений занести в таблицу 3 и сравнить.
8. Округлив полученные результаты, записать ответ по форме:
Ответ: коэффициент жёсткости пружины равен:
k = (<k>± Dk) ед. измерения.
Пример. Ответ: момент инерции диска равен: I = (0,10 ± 0,01) кг×м2.
Таблица 1 Измерение периода колебаний и эффективной массы пружины
№ | № изм. | ti, c | ∆ti, c | (∆ti)2, c2 | Данные и результат |
α = tnα = σ = | |||||
∆t1= Еt1= | |||||
m1 = ∆m1 = Еm1 = | |||||
n(n-1)= | <t1>= | ∆t1p= | Snt1= | T1 = ∆T1 = ЕT1 = | |
∆t2= Еt2= | |||||
m2 = ∆m2 = Еm2 = | |||||
T2 = ∆T2 = ЕT2 = | |||||
n(n-1)= | <t2>= | ∆t2p= | Snt2= | ||
∆t3= Еt3= | |||||
m3 = ∆m3 = Еm3 = | |||||
T3 = ∆T3 = ЕT3 = | |||||
n(n-1)= | <t3>= | ∆t3p= | Snt3= |
Таблица 2 Измерение колеблющихся масс и периодов колебаний
m1 = | m2 = | m3 = |
T1 = | T2 = | T3 = |
T1 2= | T22 = | T32 = |
Таблица 3 Вычисление коэффициента жёсткости пружины
№ | k, Н/м | ∆k, Н/м | Еk |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какое колебание называется гармоническим?
2. Написать уравнение гармонического колебания.
3. Как определяется скорость и ускорение при гармоническом колебании?
4. Что называется коэффициентом жёсткости пружины и от каких параметров он зависит?
5. Вывести формулу периода упругих колебаний.
ЛИТЕРАТУРА
1. И.В. Савельев. Курс общей физики. 1982, т. 1, §§ 25.
|
|
2. Г.А. Зисман, О.М. Тодес. Курс общей физики. 1972, т. 1, § 51.
3. Р.И. Грабовский. Курс физики. 1980, ч. 1, §§ 27, 30.
Приложение