4.2
ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА
В 1985 году в городе Мехико произошла
ужасная катастрофа, причина которой
было землетрясение: 5526 человек
погибли, 40 000 человек ранены, 31000
человек остались без крова. Из проведенных затем исследований ученые выяснили,
что главной причиной разрушений во время землетресения является
совпадение частоты свободных колебаний зданий с частотой вынужденных
колебаний Земли. Поэтому при возведении новых зданий в сейсмически активной зоне необходимо,
чтобы эти частоты не совпадали. Это даст возможность
уменьшить последствия землетресения. С этой целью важно знать, от чего зависят
частота и период колебаний.
• От чего могут зависить период и частота колебаний колебательной системы?
Исследование-1.
Исследование колебаний пружинного маятника
Оборудование: две пружины с разными жесткостями, набор
грузов, секундомер, штатив с муфтой и зажимом.
Ход исследования:
- Исследование зависимости периода и частоты колебания от
амплидуды колебаний пружинного маятника.
- Закрепите один из концов пружины в зажиме штатива, а другой
конец пружины, подвесив на него груз в 100 гр, приведите в
колебательное движение с небольшой амплитудой Xml.
- Измерьте секундомером время t1 , затраченное на N =
5 полных колебаний.
- Определите период колебаний пружинного маятника при помощи формулы:
T1 = t1
N .
- Незначительно уменьшите амплитуду колебания (𝑥m2) пружинного маятника и, повторив опыт, вычислите период (𝑇2) колебания. Сравните между
собой значения периодов колебания 𝑇1 и, 𝑇2.
- Подвесив к пружине груз массой 102 г, приведите его в колебательное
движение с небольшой амплитудой колебания 𝑥m, и измерьте при помощи
секундомера время, затраченное на N =5 полных колебаний.
-
Увеличите груз на пружине в 2 раза и, соответственно. повторите опыт при
тех же условиях.
- Полученные измерения и вычисления запишите в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
№ |
m, кг |
N |
t, с |
T, с |
1
|
0,102
|
5
|
|
|
2
|
0,204
|
|
|
Обсуждение результатов:
- Как зависят период (или частота) колебаний пружинного маятника от амплитуды?
- Как зависят период (или частота) колебаний пружинного маятника от массы подвешенного
к пружине груза?
- К каким выводам можно прийти в результате опытов?