3. Необходимо экспериментально проверить рассчитанную циклическую частоту ω¢. Для этого с помощью секундомера определяют время t числа n полных колебаний, откуда

Опыт выполняется следующим образом.

На чашечке устанавливают груз m=0,1 кг, для которого по формуле (7) был произведен расчет .

Слегка оттянув чашечку (строго вертикально вниз), приводят груз в колебание.

Измерение времени не рекомендуется начинать с момента запуска. После нескольких качаний, усвоив темп счета, запускают секундомер в момент, когда груз занимает крайнее нижнее положение (либо крайнее верхнее). В момент запуска секундомера начинают счет колебаний с цифры "ноль" (а не "один"). Для одного и того же числа полных колебаний N (N ³ 20) определяют время колебаний t не менее трех раз. При этом не обязательно каждый раз останавливать чашечку с грузом, а затем снова ее запускать.

Расхождение в измеренных промежутках времени не должно сильно превышать погрешность секундомера (Dt = 0.2 с). Кроме того, если обнаружится расхождение во времени t больше, чем t /N , это означает, что при подсчете числа колебаний допущен просчет.

По измеренным t найти t_ср. Используя t_сp и число полных колебаний N, определите Т и ω¢.

6. Сравните результаты для  и ' с учетом их абсолютных погрешностей для m=0,1 кг.

7. Рассчитайте массу чашечки. Поясните, как вы это сделали.

45

Рекомендуемая литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. T. I. - Киев: Наука, 1977. § 14, 49, 50, 53, 54.

2. Архангельский М.В. Курс физики: механика. - М.: Просвеще­ние, 1975. С. 62-72, 224-237, 297-305.

3. Грабовский Р.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1970. § 10, 27, 29.

4. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. T. I. - М.: Наука, 1967. § 58, 59, 60, 61. С. 277-287.

5. Мэрион Дж.Б. Общая физика с биологическими примерами. - М.: Высшая школа, 1986.

6. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. - М.: Просвещение, 1988.

Для получения зачета необходимо

1. Продемонстрировать умение экспериментально определять час­тоту колебаний тела на пружине.

2. Представить отчет по установленной форме.

3. Уметь отвечать на вопросы типа:

а

46

) К пружине с жесткостью k подвешено тело массой m. Затем пружина перерезается пополам и к одной из ее половин снова подвешивается то же тело. Будет ли частота колебаний пружины одинакова в первом и во втором случаях? Если нет, то как будут относиться друг к другу обе частоты? Рассмотрите три случая: m_пр >> m , m_пр << m, m_пр @ m.

б) Поясните, как можно сравнить между собой массы тел, измеряя частоты колебаний этих масс, подвешенных к пружине.

в) Поясните качественно, как изменится период колебаний пружины, если учесть ее массу m?

г) Железная и медная проволоки одинаковых размеров висят в вертикальной плоскости. Нижние концы проволок прикреплены к горизонтальному стержню. Сохранится ли горизонтальность стержня, если к его середине прикрепить груз?

д) Что такое колебание? Какие колебательные движения вы знаете? При каких условиях возникают гармонические колебания?

е) Во сколько раз изменится частота колебаний автомобиля на рессорах после принятия груза, равного массе порожнего автомобиля?

ж

48

) В ряде измерительных приборов имеются успокоители - демпферы, которые служат для ускорения затухания колебаний подвижной части прибора, например стрелки.

На рис. 2 приведены кривые зависимости измерения амплитуды от времени движения стрелки измерительного прибора.

Укажите:

а) кривую, соответствующую периодическому колебанию стрелки без успокоителя;

б

47

47

) кривую, характеризующую затухающие колебания;

в) кривую апериодического движения при сильном успокоении.

Рис. 2

з

Рис. 3

) Чем отличаются колебательные движения, графики которых представлены на рис. 3? Рассчитайте параметры колебательного процесса (задания возьмите у преподавателя).