Работа 6.1.2. Изучение колебаний математического маятника

Цель работы:исследование зависимости характеристик нитяных маятников от амплитуды колебаний, массы грузов, длины нити.

Оборудование:два нитяных маятника с подвесами (шариками различной массы), штатив с зажимом, метровая линейка с миллиметровыми делениями, секундомер, оптоэлектрический датчик, весы, разновес.

Порядок выполнения работы.

1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на рисунке 2.

2. Определите с помощью весов массу m₁, шарика, который будете подвешивать на нити, не менее пяти раз. Вычислите среднее значение массы ‹ т₁›. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

Рис.2

3. Закрепите в зажиме штатива свободный конец нити маятника таким образом, чтобы длина l, подвеса маятника (расстояние от точки подвеса до центра шарика) была не менее 1 м. Измерьте длину маятника не менее пяти раз. Вычислите среднее значение ‹l›. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

4. Подключите оптоэлектрический датчик к гнезду 1на задней панели цифрового секундомера. Включите прибор и переключите секундомер в режим (г P ) измерения периода колебаний.

5. Закрепите нить математического маятника в зажиме штатива.

6. Отведите шарик в сторону от положения равновесия и осторожно отпустите его и убедитесь, что свободно проходит через створ оптического датчика.

6.2(1) Исследование зависимости периода колебаний маятника от амплитуды его колебаний

1. Отведите шарик в сторону от положения равновесия и измерьте амплитуду, отпустив шарик, измерьте период колебаний маятника.

2. Повторите измерения периода при других значениях амплитуды.

3. Результаты измерений запишите в таблицу 1.

Таблица 1

4. По результатам измерений и вычислений сделайте вывод, зависит ли период малых колебаний маятника от амплитуды его колебаний Т(А).

6.2(2) Исследование зависимости периода колебаний маятника от массы шарика

1. Измерьте массу m₂ шарика второго маятника и результаты измерений занесите в таблицу 2.

2. Оставив прежнюю длину l₁ маятника и амплитуду А₁ колебаний измерьте не менее пяти раз период колебаний маятника.

3. Сравните среднее значение периода < Т₁> и < Т₄> и сделайте вывод, зависит ли период малых колебаний маятника от массы шарика.

Таблица 2

6.3(1) Исследование зависимости периода колебаний маятника от длины нити.

1. Оставив неизменными массу m₂ шарика и амплитуду А₁ его колебаний измерьте период колебаний маятника для l₂=75 см и запишите значения в таблицу 2.

2. Измените длину маятника l₂=50 см и измерьте период его колебаний. Результат запишите в таблицу.

3. По результатам измерений сделайте вывод, зависит ли период малых колебаний маятника от его длины.

Контрольные вопросы

1. Какую длину должен иметь секундный математический маятник?

2. Вычислите, каким должен быть период колебаний маятника длиной l =64 см.

3. Определите экспериментально период колебаний маятника длиной l = 64 см и сравните с рассчитанным значением.