Порядок выполнения работы

ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА

 

Выполнил студент гр. _____________ Ф.И.О _________________

 

Проверил ________________________ дата ___________________

 

Цель работы: изучить собственные колебания пружинного маятника (незатухающие в воздухе и затухающие в жидкости), определить периоды колебаний и логарифмический декремент затухания.

Порядок выполнения работы

1. Определить по шкале «естественную» длину пружины, укрепленной справа на установке.

2. При трех различных грузах в положении равновесия определить длину пружины .

3. В каждом опыте вычислить коэффициент упругости пружины в соответствии с формулой

и найти его среднее значение . Массы всех грузов указаны на них. Данные занести в табл.1.

.............. м. Таблица 1.

m, кг	, м	, Н/м	, Н/м

4. Подвесить груз к этой же пружине и вывести маятник из положения равновесия, сместив вниз на 2-3 мм, и отпустить. Секундомером измерить время полных колебаний (начинать отсчет при прохождении грузом верхнего или нижнего положения). Найти период колебаний . Опыт повторить 3 раза с этим грузом и найти среднее значение периода .

5. То же проделать еще с двумя грузами различной массы. Данные занести в табл.2.

Таблица 2.

, кг	, с	, с	, с	, с2	, Н/м	, Н/м

6. Используя формулу ,

определить значения коэффициента упругости для разных грузов.

Найти и сравнить его со значением из таблицы 1.

7. Постройте график зависимости от массы грузов .

8. Опыт проделать с пружинным маятником, груз которого помещен в сосуд с водой. Вывести груз из положения равновесия, например на =20 мм, и, отпустив его, включить одновременно секундомер. Определить время, за которое он совершит полных колебаний, а также амплитуду колебаний после колебаний . Опыт выполнить 3 раза и найти среднее значение периода и амплитуды -го колебания .

9. Вычислить логарифмический декремент затухания ; коэффициент затухания и коэффициент сопротивления . Данные измерений и вычислений занести в табл.3.

..... кг, , ....... мм Таблица 3.

, мм	, с	, с	, с	, мм		b, с–1	, кг/с2

Контрольные вопросы

1. Каковы необходимые условия для возбуждения гармонических колебаний в механической системе?

2. Чем определяется период, амплитуда и начальная фаза свободных механических гармонических колебаний?

3. При каком условии колебания данного пружинного маятника не будут возбуждаться, движение его будет апериодическим?

4. Каков физический смысл коэффициента упругости пружины?

5. Каков физический коэффициента затухания, логарифмического декремента затухания? Как они связаны друг с другом?

6. Записать динамические уравнения и законы движения груза на пружине.

7. Получить формулу периода колебаний пружинного маятника.

8. Грузик массы m 200 г совершает собственные затухающие колебания на пружинке жесткости k =100 Н/м по закону см. Найдите логарифмический декремент затухания.

9.Грузик массой m = 100 гприкреплен к пружине жесткости k = 200 Н/ми совершает незатухающие гармонические колебания в горизонтальной плоскости с амплитудой А = 2 мм. В начальный момент грузик находился в крайнем положении. За какое время он пройдет путь, равный ?

 

Литература

Савельев И.В. Курс общей физики. т.1. М:Наука, 1986.- гл.VII, пар.50, 53, 58