Лабораторная работа № 5

Изучение колебаний математического маятника

Цель: определить основные характеристики гармонических колебаний.

Время выполнения -1час

Дидактическое обеспечение, оборудование (материалы):

нитяной маятник с подвесами для них (шарики различной массы), штатив с зажимом, линейка длиной 1 м с миллиметровыми делениями, секундомер или часы с секундной стрелкой.

Инструктаж по охране труда: инструкции № 49, 60, 96

1. Перед выполнением работы необходимо ответить на следующие вопросы:.

1.1. Дайте определения. что такое колебательное движение; свободные колебания

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1.2. Запишите уравнение гармонических колебаний

________________________________________________________________

1.3. Объясните, что такое математический маятник, период колебаний математического маятника

__________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Выполнение работы:

2.1. Поставьте штатив на край стола так, чтобы зажим штатива выступал за край стола.

2.2. Закрепите в зажиме штатива подвес для маятника и зажмите в нем свободный конец нити длиной 1 м. За длину маятника принимается расстояние от точки подвеса до центра шарика.

2.3. Отведите шарик в сторону и отпустите его: маятник начнет колебаться. Как вы помните, периодом колебаний называется промежуток времени, в течение которого маятник проходит по дуге от одного крайнего положения до другого и возвращается обратно.

2.4. Исследуйте, зависит ли период малых колебаний математического маятника от амплитуды. Для этого отведите шарик вдоль стола в сторону на расстояние около 10 см и осторожно отпустите его, стараясь избегать боковых толчков. Определите время 50 полных колебаний маятника. Определите период колебаний. Повторите измерения еще 2 раза и результаты занесите в таблицу.

Таблица 3.1

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0.1
	0.1
	0.1
Среднее значение	0.1

 

Определите период колебаний этого же маятника, отклоняя шарик на 20 см и 30 см. Результаты измерений занесите в таблицу. По результатам измерений сделайте вывод: зависит ли период малых колебаний математического маятника от амплитуды колебаний Т (А).

Таблица 3.2

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0,2
	0,2
	0,2
Среднее значение	0,2

 

Определите период колебаний, используя формулу: Т =

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Таблица 3.3

 

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0,3
	0,3
	0,3
Среднее значение	0,3

Определите период колебаний, используя формулу: Т =

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Возьмите второй маятник той же длины, но имеющий шарик иной массы. Повторяя процедуру, описанную в п.4, определите период колебаний маятника. Сравните его с периодом, найденным ранее и сделайте вывод: зависит ли период колебаний от массы маятника Т (m)

Таблица 3.4

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0.1
	0.1
	0.1
Среднее значение	0.1

Определите период колебаний, используя формулу: Т =

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Таблица 3.5

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0.2
	0.2
	0.2
Среднее значение	0.2

Определите период колебаний, используя формулу: Т =

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Таблица 3.6

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0.3
	0.3
	0.3
Среднее значение	0.3

Определите период колебаний, используя формулу: Т =

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Измените длину маятника, взяв ее равной 75 и 50 см, и снова определите период колебаний маятника, так же как в п.4. По результатам измерений сделайте вывод: зависит ли период колебаний от его длины Т(t).

Таблица 3.7

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0.1
	0.1
	0.1
Среднее значение	0.1

Определите период колебаний, используя формулу: Т =

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Таблица 3.8

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0.2
	0.2
	0.2
Среднее значение	0.2

Определите период колебаний, используя формулу: Т =

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Таблица 3.9

№ опыта	S,м	l, м	∆ l, м	t, c	∆ t, c	Т,с
	0.3
	0.3
	0.3
Среднее значение	0.3

 

Определите период колебаний, используя формулу: Т =

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы:

1. Определите, какую длину имеет секундный маятник. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Вычислите, каким должен быть период колебаний маятника длиной 64 см. Определите опытным путем период колебаний такого маятника и сравните с вычисленным значением

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Итоговый вывод по работе:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________