Тема. Дослідження коливань нитяного маятника.
Мета: визначити амплітуду і період коливань нитяного маятника; переконатися на досліді, що період коливань маятника не залежить від амплітуди його коливань і маси тягарця, проте залежить від довжини нитки.
Обладнання: дві невеличкі важкі кульки відомих мас; дві міцні нерозтяжні нитки завдовжки 1,05-1,1 м; лінійка (мірна стрічка); штатив із муфтою та кільцем; секундомір.
1. Установіть на краю стола штатив. Біля його верхнього кінця закріпіть за до муфти кільце й підвісьте до нього одну з кульок на нитці так, щоб довжина одержаного маятника становила 1 м. Пересуваючи муфту вздовж штатива, установіть її на такій висоті, щоб кулька була на відстані 3-5 см від розташованої на підлозі лінійки (див. рисунок).
2. Дослідіть залежність періоду коливань маятника від його амплітуди. Для цього:
1) відхиливши маятник на відстань 2-3 см від положення рівноваги і відпустивши, виміряйте час, за який маятник виконає 20 коливань; визначте період коливань;
2) повторіть дослід, збільшивши амплітуду коливань до 5-6 см;
3) результати вимірювань та обчислень занесіть до табл. 1.
Таблиця 1
Номер
досліду
Довжина нитки і, м
Амплітуда коливань А, м
Число коливань N
Час коливань і, с
Період коливань Т, с
1
1
2
1
3. Дослідіть залежність періоду коливань маятника від його маси. Для цього:
1) перенесіть із табл. 1 до табл. 2 результати досліду № 1;
2) повторіть дослід для другого маятника (іншої маси); амплітуда коливань має становити 2-3 см. Зверніть увагу: довжини першого та другого маятників мають бути однаковими.
3) результати вимірювань і обчислень занесіть до табл. 2.
Таблиця 2
Номер
досліду
Довжина нитки і, м
Маса кульки т, кг
Число коливань N
Час коливань і, с
Період коливань Т, с
1
1
3
1
4. Дослідіть залежність періоду коливань маятника від його довжини. Для цього:
1) перенесіть із табл. 1 до табл. 3 результати досліду № 1;
2) повторіть дослід, зменшивши довжину першого маятника до 25 см; амплітуда коливань має становити 2-3 см;
3) результати вимірювань і обчислень занесіть до табл. 3.
Таблиця 3
Номер
досліду
Довжина нитки і, м
Число коливань N
Час коливань і, с
Період
коливань Т, с
1
1
4
0,25
Аналіз експерименту та його результатів
Проаналізувавши результати, зробіть висновок, у якому зазначте: 1) які величини ви навчилися вимірювати; 2) які чинники вплинули на точність одержаних результатів; 3) чи залежить період коливань маятника від амплітуди коливань, маси тягарця, довжини маятника.
Снизу
Объяснение:
Механічні коливання – це такий рух , під час якого положення і швидкість руху тіла точно або приблизно повторюються через певні інтервали часу. Під дією вітра коливаються навіть висотні будинки і високовольтні лінії електропередач, здійснює коливання маятник заведеного годинника, автомобіль на ресорах під час руху. Землетруси - це коливання земної кори, припливи і відливи – коливання рівня води морів та океанів замовленні притяганням Місяця, биття пульсу – результат періодичних скорочень серцевих м’язів людини. Період коливань – це найменший інтервал часу, через який певний етап руху тіла повністю повторюється. Щоб визначити період треба за час t підрахувати кількість N повних коливань та скористатися формулою: Частота коливань – число коливань, виконаних за одиницею часу. Частота й період коливань пов’язані обернено пропорційною залежністю, тому: де T – період коливань; v – частота коливань. Одиницею частоти в CI є один Герц ( 1 Гц). 1 Гц - , названа одиниця та на честь відомого німецького фізика Генріха Герца(1857-1894). Якщо частота коливань v= 1Гц, то це означає, що відбувається одне коливання за секунду.
1) I1=ε /R1+r -закон ома для первого случая I1R1+I1r= ε
I2= ε /R2+r - для второго I2R2+I2r= ε
приравниваем I1R1+I1r=I2R2+I2r
r=(I1R1-I2R2)/(I2-I1)= 8*10-10*5/(10-8)=15 Ом - внутренннее сопротивление
ε= I1R1+I1r = 8*10+8*15=200 В - ЭДС
2) P=I1^2*r=8^2*15=960 Вт - потери мощности
3)I= ε/r=200/15=13 А - ток короткого замыкания