Порядок выполнения работы
1. Определение упругости пружин и систем пружин
Пружину или две пружины, соединенные последовательно или параллельно (с помощью двух переходников) цепляют за штырь в основании стойки. Ко второму концу пружины или системы пружин цепляют нить. Нить перекидывают через верхний шкив стойки. К концу нити подвешивают наборный груз. Изменяют массу груза на m и определяют смещение груза х. Жесткость пружины:
k =gm/х.
Значение х можно определить по углу поворота шкива:
х = R .
Результаты опытов записать в таблицу 12.1.
Контрольный эксперимент
Таблица 12.1
|
|
Пружина 1 (1мм) |
Пружина 2 (1,2 мм) | ||||
|
m, г |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
, рад |
|
|
|
|
|
|
|
х, м |
|
|
|
|
|
|
|
k, Н/м |
|
|
|
|
|
|
|
k , Н/м |
|
| ||||
|
k, Н/м |
|
| ||||
|
| ||||||
|
|
Две пруж. парал. (1 мм) |
Две пруж. послед. (1,2 мм) | ||||
|
m, г |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
, рад |
|
|
|
|
|
|
|
х, м |
|
|
|
|
|
|
|
k, Н/м |
|
|
|
|
|
|
|
k , Н/м |
|
| ||||
|
k, Н/м |
|
| ||||
Для перевода угла из градусов в радианы использовать соотношение между градусной и радианной мерами угла: [рад] = 0,0175.
В каждом случае определить случайную погрешность измерения жесткости пружин (по формуле Стьюдента).
Записать результаты в виде: k = k k (Н/м).
По полученным результатам жесткости пружин сделать вывод.
2. Колебания тела на пружине
Установка - та же, что в предыдущем опыте. Изучается зависимость периода колебаний от жесткости пружин и массы груза. Определяется ускорение свободного падения по следующей формуле:
, (12.12)
где х1 и x2 - координаты висящих на пружине грузов разных масс (измеряются линейкой от основания установки), Т1 и Т2 - соответствующие периоды колебаний.
Для измерения периода колебаний с помощью ИСМ-5 нужно, чтобы при равновесном положении системы щель шкива оказалась в зазоре фотодатчика. Этого добиваются, аккуратно поворачивая шкив и придерживая при этом груз. Тумблер «2/Т/1» в положении «2», тогда при колебаниях груза таймер покажет значение периода колебаний.
КОНТРОЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
Таблица 12.2.
|
|
Пружина 1 (1мм) |
Пружина 2 (1,2 мм) |
Две пруж. паралл. (1мм) |
Две пруж. посл. (1.2мм) | ||||
|
Масса груза m, г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коорд. груза х,мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Период кол. Т, мс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Жёсткость k, Н/м |
|
|
|
| ||||
|
g, м/с2 |
|
|
|
| ||||
Произвести статистическую обработку полученных результатов, определив среднее значение < g >, абсолютную погрешность g (по формуле Стьюдента) и относительную погрешность .
Результат представить в виде:
g = ( g g) (ед. изм.), при = 0.95, = %