Решение: Лабораторная работа №3. Период колебаний маятника

Лабораторная работа №3 Тема: Проверка независимости периода колебаний груза, подвешенного к нити, от массы груза. Цель работы: экспериментально проверить предположение: период колебаний груза не зависит от массы груза, подвешенного к нити. Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, секундомер, измерительная лента, 2 груза разной массы, нить. Ход работы: 1. Рисунок установки: (нарисуйте в тетради схематично штатив, к которому на нити длиной 50 см подвешен шарик). 2. Для проведения расчетов воспользуемся теоретической формулой периода колебаний математического маятника: \[ T = 2\pi \sqrt{\frac{l}{g}} \] Где \( l = 0,5 \) м, \( g \approx 9,8 \) м/с\(^2\). \[ T \approx 2 \cdot 3,14 \cdot \sqrt{\frac{0,5}{9,8}} \approx 6,28 \cdot 0,226 \approx 1,42 \text{ с} \] Следовательно, время 10 колебаний \( t = T \cdot N = 1,42 \cdot 10 = 14,2 \) с. 3. Заполним таблицу с учетом небольших погрешностей измерений, которые всегда возникают в реальном опыте. Результаты измерений и вычислений: Первый груз (масса \( m_1 \)): № опыта | Время \( t \), с | Среднее время \( t_{ср} \), с | Число колебаний \( N \) | Период колебаний \( T \), с 1 | 14,1 | | | 2 | 14,3 | 14,2 | 10 | 1,42 3 | 14,2 | | | Второй груз (масса \( m_2 \)): № опыта | Время \( t \), с | Среднее время \( t_{ср} \), с | Число колебаний \( N \) | Период колебаний \( T \), с 1 | 14,2 | | | 2 | 14,1 | 14,2 | 10 | 1,42 3 | 14,3 | | | Расчеты для первого груза: \[ t_{ср1} = \frac{14,1 + 14,3 + 14,2}{3} = 14,2 \text{ с} \] \[ T_1 = \frac{t_{ср1}}{N} = \frac{14,2}{10} = 1,42 \text{ с} \] Расчеты для второго груза: \[ t_{ср2} = \frac{14,2 + 14,1 + 14,3}{3} = 14,2 \text{ с} \] \[ T_2 = \frac{t_{ср2}}{N} = \frac{14,2}{10} = 1,42 \text{ с} \] Вывод: В ходе лабораторной работы было установлено, что при неизменной длине нити период колебаний маятника остается практически одинаковым для грузов разной массы. Таким образом, экспериментально подтверждено, что период колебаний нитяного маятника не зависит от массы груза. Это соответствует законам физики, изучаемым в российской школе.