Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 13
ТЕМА РАБОТЫ: Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить колебательное движение нитяного маятника и определить его период, выяснить как период зависит от длины маятника
НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ: теоретический материал по теме «Механика»
НЕОБХОДИМО УМЕТЬ: анализировать, оценивать, проверять на достоверность и обобщать теоретический материал по теме «Механика»; осуществлять работы с соблюдением правил охраны труда и техники безопасности во время проектно-исследовательской и экспериментальной деятельности, при использовании лабораторного оборудования.
ОБОРУДОВАНИЕ: мерная лента, груз на нити, секундомер
ТЕОРИЯ:
Механическая система, которая состоит из материальной точки (тела), висящей на нерастяжимой невесомой нити (ее масса ничтожно мала по сравнению с весом тела) в однородном поле тяжести, называется
математическим маятником.
Формула периода колебания этого маятника была выведена голландским ученым Гюйгенсом.
Период математического маятника представляет собой период собственных колебаний. Если длина нити математического маятника L, а ускорение свободного падения g, то эта величина равна:
.
Период малых собственных колебаний ни в какой мере не зависит от массы маятника и амплитуды колебаний.
Если маятник находится в положении равновесия (висит отвесно), то сила тяжести будет уравновешиваться силой натяжения нити. При отклонении груза из положения равновесия возникает результирующая сила, которая стремиться вернуть груз в положение равновесия.
В результате наблюдений можно установить такие
закономерности:
- если, сохраняя одинаковую длину маятника, подвешивать различные грузы, то период их колебаний получится одинаковым, хотя их массы будут сильно различаться. Следовательно, период такого маятника не зависит от массы груза
- если при запуске системы отклонять маятник на не слишком большие, но разные углы, то он станет колебаться с одинаковым периодом, но по разным амплитудам.
ОСНОВНОЕ ЗАДАНИЕ:
На основании проведенного эксперимента доказать что квадрат период колебаний математического маятника прямопропорционален длине нити.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:
- Соберите модель опыта.
- Произведите необходимые измерения, результаты занесите в таблицу. Выполните необходимые расчеты
- Вычертите график зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от его длины.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ:
- Оцените величину ускорения свободного падения по результатам проведенных опытов. Сравните полученное значение с известной константой, сделайте вывод.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
- Перечислите условия возникновения механических колебаний:
- Вместо груза к нити прикреплена воронка, из которой постепенно высыпается песок. Будет ли изменяться период колебаний такой системы и почему.
- Напишите основное кинематическое уравнение колебательного движения, назовите все физические величины в этом уравнение.
ОТЧЕТ
ТЕМА: Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить колебательное движение нитяного маятника и определить его период, выяснить как период зависит от длины маятника.
ОСНОВНОЕ ЗАДАНИЕ:
Исходные данные
Количество колебаний маятника не менее 30.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ:
| Номер опыта |
Длина нити, м |
Количество колебаний, шт |
Время колебания, с |
Период колебаний, с |
|
0,2 |
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
РАСЧЕТЫ:
ГРАФИК ЗАВИСИМОСТИ ПЕРИОДА СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ НИТЯНОГО МАЯТНИКА ОТ ЕГО ДЛИНЫ:
ВЫВОД:
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ:
| По результатам последнего опыта: g=4π2L/Т2= |
| |
| |
ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
Перечислите условия возникновения механических колебаний:
Вместо груза к нити прикреплена воронка, из которой постепенно высыпается песок. Будет ли изменяться период колебаний такой системы и почему.
Напишите основное кинематическое уравнение колебательного движения, назовите все физические величины в этом уравнение.
Оценка: __________Дата проверки: «__»________201__г. Подпись преподавателя: __________
Ссылка на первоисточник:
https://hypermethod.ru
