Prawo Hooke'a i prosty ruch harmoniczny

1. Zmierz stałą sprężystości i energię potencjalną sprężyny i potwierdź zależność między masą a okresem oscylacji T.

1. Zaopatrz się w sprężynę o znanej stałej sprężystości, stojak, do którego można przymocować sprężynę, co najmniej 5 ciężarków o różnych masach, które można przymocować do sprężyny, drążek metrowy i stoper.
2. Przymocuj stojak do solidnego fundamentu i przymocuj sprężynę do stojaka. Upewnij się, że pod sprężyną jest wystarczająco dużo miejsca, aby mogła się rozciągnąć bez uderzania o stół lub ziemię.
3. Dla każdej z mas oblicz siłę wywieraną na sprężynę przez siłę grawitacji Ziemi (F = mg). Zacznij od najmniejszej masy. Zapisz te wartości w Tabela 1.
4. Zmierz, jak wysoko nad powierzchnią stołu znajduje się sprężyna, gdy jest w pozycji nierozciągniętej.
5. Przymocuj najmniejszy ciężar do sprężyny i zmierz przemieszczenie Δy1 (patrz Rysunek 1). Zapisz to przemieszczenie w Tabela 1.
6. Mając dołączony ciężarek, lekko podnieś ciężar przed jego zwolnieniem. Obserwuj ruch oscylacyjny. Zmierz okres T za pomocą stopera. Aby uzyskać dokładniejszy pomiar, zapisz czas dla wielu okresów i podziel ten czas przez liczbę zaobserwowanych okresów. Zrób to wiele razy i zapisz średni czas zmierzony dla okresu T w Tabela 1.
7. Powtórz kroki 1,5-1,6 dla wszystkich mas, w kolejności zwiększania masy.
8. Oblicz energię potencjalną sprężyny dla każdej z różnych mas i zapisz je w Tabela 1.
9. Wykreśl siłę F jako funkcję przemieszczenia Δy. Zgodnie z Równanie 1 powinno to być liniowe. Dopasuj nachylenie do linii. Nachylenie to będzie odpowiadało stałej sprężystości k. Porównaj zmierzoną wartość ze znaną wartością sprężyny.
10. Korzystając ze znanej stałej sprężystości i równania 5, oblicz, jaki powinien być okres oscylacji T dla każdej z mas; Zgłoś je w Tabeli 1. Porównaj je z T, które zostało zmierzone za pomocą stopera w kroku 1.6.

Rysunek 1: Oscylacja Srping,