Физика. Информатика. Портфолио.

Лабораторная работа № 

Тема: Исследование зависимости периода колебаний маятника от длины подвеса.

Цель работы: состоит в экспериментальной проверке формулы, связывающей период колебаний маятника с длиной его подвеса.

Оборудование:

• штатив с перекладиной и муфтой;
• нить с петлями на концах;
• груз с крючком;
• линейка;
• электронный секундомер.

Теорeтическое обоснование

Тело, подвешенное на нити, может совершать колебания, период которых определяется формулой: , где l-длина подвеса, а g - ускорение свободного падения.

Нужно помнить, что зависимость периода колебаний от длины, выраженная формулой, справедлива лишь для таких маятников, у которых длина подвеса значительно (не менее чем в десять раз) превосходит размер подвешенных грузов (длиной нити следует считать расстояние от точки подвеса до центра тяжести груза).

Из этой формулы следует, например, что период колебаний изменится вдвое при изменении длины подвеса в четыре раза.

Это следствие и проверяют в работе. Поочередно испытывают два маятника, длины подвесов которых отличаются в четыре раза. Каждый из маятников приводят в движение и измеряют время, за которое он совершит определённое количество колебаний. Чтобы уменьшить влияние побочных факторов, опыт с каждым маятником проводят несколько раз и находят среднее значение времени, затраченное маятником на совершение заданного числа колебаний. Затем вычисляют периоды маятников и находят их отношение.

Указания к работе

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

2. Закрепите перекладину в муфте у верхнего края стержня штатива. Штатив разместите на столе так, чтобы конец перекладины выступал за край поверхности стола. Подвесьте к перекладине с помощью нити один груз из набора. Расстояние от точки повеса до центра груза должно быть 25-30 см.

3. Подготовьте электронный секундомер к работе в ручном режиме.

4. Отклоните груз на 5-6 см от положения равновесия и замерьте время, за которое груз совершит 30 полных колебаний (при отклонении груза следите, чтобы угол отклонения не был велик).

5. Повторите измерение 3-4 раза и определите среднее время t_ср1

6. Вычислите период колебания груза с длиной подвеса 25-30 см: T₁ = t_ср1/N

7. Увеличьте длину подвеса в четыре раза.

8. Повторите серию опытов с маятником новой длины и измерьте его период колебании: T₂ = t_ср2/N.

9. Сравните периоды колебаний двух маятников, длины которых отличались в четыре раза, и сделайте вывод относительно справедливости формулы . Укажите возможные причины расхождения результатов.