ЛР № 5. Дослідження коливань нитяного маятника.

Мета роботи: навчитися визначати період і частоту коливань нитяного маятника; дослідити, як період і частота нитяного маятника залежать від його маси, амплітуди коливань та довжини нитк

Обладнання: штатив із муфтою та лапкою,важільні терези з тягарцями, дві металеві кульки різної маси, моток міцної нерозтяжної нитки, лінійка або вимірювальна стрічка, секундомір.

Правила техніки безпеки: обережно поводьтеся з приладами і тілами, не допускайте падіння.

Теоретичні відомості.

Довжина підвісу маятника l дорівнює відстані від точки підвісу до центра тіла. Період коливань маятника визначається за тією ж формулою, що і період обертання тіла:

,

 де N – кількість коливань маятника за чаc t.

Для вимірювання часу t коливань необхідно спочатку відвести тіло від положення рівноваги на невеликий кут, потім, переконавшись, що рух тіла нитяного маятника відбувається у вертикальній площині без обертання, увімкнути секундомір у момент перебування тіла у одному з крайніх положень, почавши відлік коливань зі слова «нуль». При кожному повернені тіла у положення з якого розпочався відлік, рахувати кількість коливань проговорюючи «один», «два» і т.д. до десяти.

Хід роботи.

1.    Закріпіть до лапки лабораторного штатива один важок масою m на нитці якомога більшої довжини.

2.    Мірну стрічку покладіть так, щоб початок стрічки був під тілом у положенні рівноваги, і при цьому тіло знаходилось би дуже близько до поверхні підлоги чи столу.

3.    Переконайтеся в тому, що коливальному русі нічого не заважає.

Дослід 1. Дослідження залежність періоду коливань нитяного маятника від амплітуди коливань.

а)    Виміряйте довжину підвісу маятника ℓ.

б)    Виміряйте чаc t для N = 10 повних коливань з амплітудою А = 5 см.

в)    Не змінюючи маси тіла і довжини нитки виміряйте час t для N =10 повних коливань з амплітудою А = 10 см. Результати вимірювань запишіть до таблиці. Маса тіла m вказана на відео.

 

Дослід 2. Дослідження залежність періоду коливань нитяного маятника від маси тіла.

а)    Підвісьте важок масою m/2 , зменшивши масу тіла m до m/2.

б)   Намотайте нитку на стільки, щоб довжина підвісу маятника ℓ залишилася такою ж як у досліді № 1.

в)    Вимірте час t для N = 10 повних коливань з амплітудою А = 5 см. Результати вимірювань запишіть до таблиці.

Дослід 3. Дослідження залежність періоду коливань нитяного маятника від довжини підвісу тіла.

а)      Відчепіть один важок, зменшивши масу  тіла до m.

б)    Намотайте нитку так, щоб довжина підвісу маятника ℓ зменшилась у чотири рази порівняно з довжиною у досліді 1.

в)    Виміряйте час t для N повних коливань з амплітудою А = 5 см. Результати вимірювань запишіть до таблиці.

 

Для кожного досліду обчисліть період коливань маятника. Результати обчислень запишіть до таблиці.

Дослід	N	t, с	А, см	m, г	ℓ, см	Т,с
1	10		5
	10		10
2	10		5
3	10		5

Порівнявши періоди коливань маятника у різних дослідах, зробіть висновок про залежність періоду коливань нитяного маятника від амплітуди коливань, маси тіла і довжини підвісу маятника.

Додаткове експериментальне завдання:

Дослідіть, як зміниться період та частота малих коливань математичного маятника, якщо:

-      збільшити амплітуду коливань?👇

-      збільшити масу тіла?👇

            -       зменшити довжину підвісу маятника?👇

Домашній експеримент

    Го́йдалка — споруда для гойдання, забави або розваг. Встановлюється на дитячих майданчиках, у місцях відпочинку. Пропонуємо в даному експерименті відвідати дитячий майданчик, подихати свіжим повітрям і, скориставшись знаннями з фізики, секундоміром, лінійкою, визначити частоту і період ваших коливань (гойдань) . А також визначити амплітуду і шлях, який ви пройдете під час 10 коливань (гойдань).  Зробіть висновок.

Завдання для самоперевірки.

https://onlinetestpad.com/ek7lqrbcbhsd6