1. Железный шарик подтягивают за нить вверх до отказа, а свинцовый и алюминиевый приподнимают над столом так, чтобы они при колебаниях не задевали треноги штатива При помощи колков тщательно уравнивают длины маятников, так как от этого главным образом зависит успех опыта. Затем оба шарика линейкой отводят в сторону от положения равновесия (на угол не более 5°) и одновременно отпускают. В течение примерно минуты наблюдают одинаковую частоту колебаний шариков и делают вывод о независимости периода колебания нитяного маятника от его массы.
Изменяют в небольших пределах амплитуду колебания у одного из маятников. Наблюдают, что маятники качаются синхронно, т. е. при малых углах отклонения период колебания не зависит от амплитуды.
2. На нити оставляют один свинцовый шарик, а железный и алюминиевый поднимают вверх до отказа. Освободившиеся концы нитей спускают вдоль стойки штатива, чтобы они не мешали демонстрации опыта.
Штатив с маятником устанавливают на краю стола. Свинцовый шарик опускают ниже крышки стола, чтобы длина маятника от точки подвеса. до центра шарика была равна 100 см. Длину маятника измеряют с помощью демонстрационного метра.
Маятник отводят немного в сторону и отпускают. В момент, когда он проходит крайнее положение, включают демонстрационный секундомер и измеряют время десяти полных колебаний, отсчитывая их вслух. Определяют период колебаний.
Опыт повторяют, уменьшив длину маятника до 25 см, т. е. в четыре раза, и убеждаются, что период уменьшился в два раза. Из результатов проведенного опыта делают вывод: период колебания маятника прямо пропорционален корню квадратному из его длины.
3. Чтобы показать зависимость периода колебания от ускорения силы тяжести, надо иметь возможность изменять это ускорение. Для этого можно воспользоваться железным шариком и поместить под ним электромагнит -(рис. 7).
Катушка электромагнита на 220 в. Обмотка электромагнита соединена через выключатель с батареей аккумуляторов напряжением около 4 в.
Подбирают длину маятника такой величины, чтобы шарик в положении равновесия отстоял от сердечника электромагнита на расстоянии 3—5 мм и не прикасался к нему при включении тока. Затем сообщают маятнику колебательное движение с малой амплитудой при разомкнутой цепи электромагнита. После нескольких колебаний включают ток в момент, когда шарик проходит положение равновесия. Частота колебаний резко увеличивается. Не дожидаясь остановки маятника, выключают ток и наблюдают восстановление периода. Опыт повторяют и убеждаются, что всякий раз при наличии магнитного поля частота колебаний маятника возрастает.
ОПЫТ Б Законы колебания пружинного маятника.
Оборудование: 1) пружина спиральная с держателем, 2) гири массой 250 г. и 1 кг, 3) секундомер демонстрационный, 4) штатив универсальный, 5) метр демонстрационный.
При изучении законов колебания пружинного маятника следует показать, что: 1) период колебания не зависит от амплитуды; 2) период прямо пропорционален квадратному корню из массы колеблющегося тела; 3) период обратно пропорционален квадратному корню из коэффициента упругости пружины.
Для демонстрации этих опытов собирают установку по рисунку 8. Стойку штатива составляют из двух свинчивающихся стержней—длинного и короткого. Спиральную пружину от прибора «Ведерко Архимеда» ввертывают на 2—3 витка в держатель, укрепленный на штативе, и нагружают гирей массой 1 кг. Рядом на столе располагают демонстрационный секундомер и приступают к демонстрации опытов.
1. Маятник приводят в вертикальное колебание с амплитудой 4—5 см, измеряют время десяти полных колебаний, отсчитывая их вслух. Определяется период колебаний.
Через некоторое время, когда амплитуда колебаний маятника заметно уменьшится, опыт повторяют. Из сопоставления результатов измерений делают вывод о независимости периода колебаний пружинного маятника от величины амплитуды.
2. К пружине подвешивают гирю массой 250 г и снова определяют период колебания. Он в 2 раза меньше, чем в предыдущем опыте. На основании этого можно сделать вывод: период упругих колебаний маятника прямо пропорционален квадратному корню из величины массы колеблющегося тела (масса пружины не учитывается).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.