Необходимо провести исследование, направленное на изучение изменения частоты колебаний горизонтального пружинного
Необходимо провести исследование, направленное на изучение изменения частоты колебаний горизонтального пружинного маятника при изменении жёсткости пружины. Для этого имеется следующее оборудование: электронный секундомер, набор из трех пружин с жесткостью 50 н/м, 100 н/м и 200 н/м, а также набор из трех шариков. Необходимо описать экспериментальную установку и представить порядок действий при проведении исследования.
Валентина_8364 38
Для проведения исследования изменения частоты колебаний горизонтального пружинного маятника при изменении жёсткости пружины, мы можем использовать следующую экспериментальную установку:1. Подвесим пружинный маятник на горизонтальной поверхности таким образом, чтобы он был стабильно закреплен и мог свободно колебаться в горизонтальной плоскости.
2. Под маятником установим электронный секундомер, который позволит нам точно измерять время колебаний.
3. Из набора пружин выберем первую пружину с жесткостью 50 н/м и закрепим ее к маятнику.
4. Возьмем один из шариков и поместим его в положение, где пружина растянута на небольшую длину. Это поможет маятнику приобрести начальный импульс для начала колебаний.
5. После того, как шарик был отклонен и маятник начал колебаться, запустим секундомер.
6. Засечем время, которое потребуется маятнику для выполнения определенного числа полных колебаний, например, 10 или 20. Запишем это время.
7. Повторим шаги 4-6 для тех же значений количества колебаний с использованием следующих пружин из набора: пружина с жесткостью 100 н/м, затем пружина с жесткостью 200 н/м.
8. Зафиксируем результаты измерений времени колебаний для каждой пружины и запишем их в табличку.
9. Проведем анализ полученных данных, строя график, на котором по горизонтальной оси отложена жесткость пружины, а по вертикальной - частота колебаний. По полученному графику можно увидеть зависимость частоты колебаний от жёсткости пружины.
10. Сделаем выводы о влиянии жесткости пружины на частоту колебаний горизонтального пружинного маятника. Объясним, что с увеличением жесткости пружины частота колебаний также увеличивается.
Выводы можно обосновать на основе теоретических знаний о горизонтальных пружинных маятниках. Частота колебаний пружинного маятника зависит от массы подвески и коэффициента жесткости пружины. По формуле \(f = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}\), где \(f\) - частота колебаний, \(k\) - жесткость пружины, \(m\) - масса подвески, видно, что увеличение жесткости пружины приводит к увеличению частоты колебаний.
Таким образом, проведя эксперимент и проанализировав полученные данные, мы установили, что частота колебаний горизонтального пружинного маятника растет с увеличением жесткости пружин.