Закон Гука и простое гармоническое движение

1. Измерьте постоянную пружины и потенциальную энергию пружины и подтвердите связь между массой и колебательным периодом T.

1. Получите пружину с известной постоянной пружины, подставку для крепления пружины, не менее 5 грузов разной массы, которые можно прикрепить к пружине, метровую палочку и секундомер.
2. Закрепите подставку на прочном фундаменте и прикрепите пружину к подставке. Убедитесь, что ниже пружины достаточно места, чтобы она могла растянуться, не ударяясь о стол или землю.
3. Для каждой из масс вычислим силу, действующую на пружину под действием гравитационной силы Земли (F = mg). Начните с наименее массивного веса. Запишите эти значения в Таблица 1.
4. Измерьте, насколько высоко над поверхностью стола находится пружина, когда она находится в ненатянутом положении.
5. Прикрепите наименее массивный груз к пружине и измерьте смещение Δy1 (см. Рисунок 1). Запишите это смещение в Таблица 1.
6. С прикрепленным грузом слегка приподнимите груз, прежде чем отпустить его. Наблюдайте за колебательным движением. Измерьте период T с помощью секундомера. Для более точного измерения запишите время за несколько периодов и разделите это время на количество наблюдаемых периодов. Сделайте это несколько раз и запишите среднее время, измеренное за период T, в таблице Таблица 1.
7. Повторите шаги 1.5-1.6 для всех масс, в порядке возрастания массы.
8. Рассчитайте потенциальную энергию пружины для каждой из различных масс и запишите их в таблицу Таблица 1.
9. Построим график силы F как функцию смещения Δy. Согласно Уравнение 1, это должно быть линейно. Подогнайте наклон к линии. Этот наклон будет соответствовать весенней постоянной k. Сравните измеренное значение с известным значением пружины.
10. Используя известную постоянную пружины и Уравнение 5, рассчитать, каким должен быть период T колебаний для каждой из масс; сообщите о них в Таблица 1. Сравните их с Т, который был измерен с помощью секундомера на шаге 1.6.

Рисунок 1: Колебание Srping,