Для установления зависимости периода пружинного маятника от жесткости пружины, оставьте у пружины ¼ часть работающих витков, а остальные вверните в держатель. Сравните период колебаний такой пружины с периодом колебаний полной пружины при одной и той же массе груза.
В результате сравнения этих значений можно сделать вывод о том, что период колебания пружинного маятника прямо пропорционален квадратному корню из числа витков пружины. Последний вывод можно сформулировать иначе: период колебания обратно пропорционален квадратному корню из коэффициента упругости пружины, под которым понимается сила, необходимая для растяжения пружины на 1 см.
Для определения коэффициентов упругости полной пружины и ее четверти необходимо с помощью демонстрационного метра измерить абсолютные удлинения пружины при действии силы в 1 Н.
k1 = ………. k2 =………..
Установленные численные закономерности можно
представить следующим образом: 
, где Т – период , m – масса
колеблющегося тела, k – коэффициент упругости пружины.
Если ввести коэффициент пропорциональности, то можно записать уравнение:
, тогда 
.
Подставляя в последнюю формулу числовые значения величин, найденных в результате измерения, получаем: с = …………………………………… .
Эта величина должна оказаться приблизительно равной 2 π.
Итак, 
.
Вопросы:
1. Зависит ли период колебаний пружинного маятника от величины амплитуды колебаний? Как на опыте это можно доказать?
2. От каких величин зависит период колебания тела на пружине?
ОПЫТ № 5
1. Приборы и материалы: горизонтальный пружинный маятник (см. опыт 1 ), Центробежная машина, эксцентрик из набора принадлежностей к универсальному электродвигателю.
Соберите установку по рисунку 9, прикрепив один из
концов одной пружины капроновой нитью за эксцентрик, установленный на
центробежной машине с помощью конусной насадки.
Продемонстрируйте в начале опыта свободные колебания. Для этого отведите шар из положения равновесия и отпустите. Маятник, предоставленный самому себе, начинает совершать затухающие колебания с частотой, зависящей от свойств самой колебательной системы: массы колеблющегося шара, упругости пружины и силы сопротивления. Когда груз остановится, продемонстрируйте вынужденные колебания. Машину приведите в равномерное вращение с частотой, меньшей частоты собственных колебаний маятника. На маятник через нить начинает действовать внешняя периодическая сила.
Вынужденные колебания устанавливаются не сразу. Вначале маятник совершает довольно сложные колебания, так как к вынужденным колебаниям примешиваются еще и собственные колебания, возбужденные в начальный момент действия силы. Но через некоторое время, называемое периодом установления режима, свободные колебания затухают и остаются только вынужденные.
Примечание: на описанной выше установке можно наблюдать явление резонанса при совпадении частоты внешней силы и собственной частоты колебаний маятника.
2. Приборы и материалы: установка для демонстрации резонанса маятников.
Соберите установку по рисунку 10.
Массивный маятник 1,
выполняющий роль вибратора приведите в колебание. Наблюдайте при этом за
поведением маятников 2, 3, 4. Все они совершают вынужденные колебания с
одинаковой частотой, но разными амплитудами. Заметнее всех раскачивается
маятник 4, имеющий ту же собственную частоту, что и частота вынуждающей силы (
т.е. маятника 1).
Уменьшите длину маятника 1 до 75 см. Резонировать будет маятник 3. Наконец установите длину маятника 1 до 50 см и продемонстрируйте резонанс маятника 2.
Обратите внимание на разность фаз между колебаниями вибратора и резонатора. Запишите, чему она равна Δφ= ……………
Примечание: в постановке описанных опытов большое значение имеет связь между маятниками. Нить между ними должна быть натянута очень слабо, чтобы энергия от вибратора поступала только в одном направлении – к резонатору. При сильной связи происходит обмен энергией между маятниками и явление резонанса осложняется биениями.
ОПЫТ № 6
ФИЗИЧЕСКИЙ МАЯТНИК. ПРИМЕНЕНИЕ МАЯТНИКА В ЧАСАХ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.