Работа 4. 2 определение коэффициента возвращающей силы и периода колебаний нагруженной пружины

Цель paботы: определение коэффициента возвращающей силы и периода колебаний нагруженной пружины

Методика определения коэффициента возвращающей силы пружины

Часть 1 Определение коэффициента возвращающей силы пружины.

    1. Подвесить на штатив пружину с подвеской и заметить по указателю длину ненагруженной пружины .

    2. Положить на подвеску грузик массой m =  кг и заметить по указателю длину пружины l.

    3. Добавить 2–й, 3–й, 4–й, 5–й грузики, каждый раз измерять длину  и вычислять удлинение = .

    4. Рассчитать по формуле (4.30) коэффициент возвращающей силы для пяти измерений и найти среднее значение коэффициента.

    5. Определить отклонение от среднего отдельных измерений

 Δ  = | – | и относительную погрешность δ = (Δ / )×100%. Данные опытов и расчетов занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты измерений и вычислений

№	м	m,кг	м	м	Н/м	k ср,  Н/м	Δ  Н/м	Δ k ср, Н/м	δ  k ср, %
1	0,09	0,005	0,10
2		0,010	0,11
3		0,015	0,13
4		0,020	0,141
5		0,025	0,15

Часть 2 Определение периода колебаний нагруженной пружины

    1. Поместить на подвеску два грузика и записать массу грузиков с подвеской и указателем  (масса подвески и указателя написана на приборе).

    2. Слегка приподнять груз на пружине (на 6–8 мм), отпустить ее и, пропустив 5–6 колебаний, отсчитать по секундомеру время, за которое пружина совершит N колебаний (количество колебаний N задает преподаватель). По формуле  определить период колебания нагруженной пружины.

    3. Опыт повторить 3 раза (число N можно взять разное), рассчитать каждый раз период и найти средний период .

    4. На подвеску добавить еще три грузика, подсчитать новую общую массу грузов и подвески  и, проделав опыт 3 раза, определить .

    5. Используя формулу (4.32), найти теоретические значения периодов нагруженной пружины, взяв за коэффициент упругости значение  из таблицы 4.2.

 = 2π      и                     (4.32)

 

    6. Приняв полученные значения и  за истинные, вычислить относительные ошибки результатов измерений по формуле:

δT

     7.Данные измерений и вычислений занести в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Результаты измерений и вычислений

Масса, кг	№ опыта	N	, с	, с	, с	, с	δT, %
=0,033	1	12	11,6
	2	14	13,7
	3	16	14,9
0,048	1	12	14,2
	2	14	16,3
	3	16	18,5

8. Окончательные результаты измерений для k записать в виде:

 

k= (  ± Δ       при   δk = …%.

Контрольные вопросы

1. Напишите уравнение гармонического колебания. Что называется гармоническим колебанием?

2. Дайте определение величин, характеризующих гармоническое колебание

(амплитуда, фаза, частота, циклическая частота, период).

3. По каким формулам определяется ускорение колеблющейся точки?

4. Какие силы вызывают гармонические колебания? Каковы их свойства?

5. Какова природа возвращающей силы в данной работе? Какая формула ее определяет?

6. Что такое коэффициент возвращающей силы? По каким формулам его определяют?   

7. Как можно рассчитать период колебаний нагруженной пружины? От чего он зависит?

Как можно практически измерить период колебаний груза на пружине?

 

РАЗДЕЛ 5. АТОМНАЯ ФИЗИКА