Колебания математического и пружинного маятников

0
42
литература

Цель: дать характеристику свободных колебаний. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I . Организационный момент

II . Проверка домашнего задания

1. Что такое период?

2. Что такое амплитуда?

3. Как зависит полная механическая энергия от амплитуды?

III , Новый материал

Демонстрация. Математический маятник. Пружинный маятник.

– Что мы видим с течением времени? Уменьшение амплитуды. Колебания ста­новятся затухающими. Затухающие колебания колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени.

– Почему уменьшается амплитуда? Механическое движение сопровождается трением. Оно направлено в противоположную сторону перемещения маятника, со­вершает отрицательную работу

При увеличении трения сопротивления движению оказывается столь значительным, что выве­денный из положения маятник, теряя энергию, может не пройти положение равновесия.

Подобное движение называется апериодичным (применяется в специальном устройстве для гаше­ния колебаний кузова автомобиля; амортизатор).

Пусть на пружинный маятник действует сила Fo постоянная, направленная вдоль оси х. При растяжении пружины сила упру­гости компенсирует эту силу F = k x ol

Статическое смещение – изменение положения равновесия колебательной системы под действием постоянной силы.

Измеряя статическое смещение пружины с известной жесткостью, можно

определить массу тела, подвешенного на пружине.

Лабораторная работа «Изучение свободных колебаний

Цель работы: исследование влияния силы трения и амплитуды на период свободных колебаний.

Оборудование: прочная нить, небольшой грузик, часы.

Ход работы

Подвесьте груз на двух нитях длиной около метра. Отклоните нить от верти­кали на угол приблизительно 20-30°. Определите число колебаний и время, за которое амплитуда уменьшится в некоторое число раз, например в 2 раза.

Повторите эксперимент, отклонив первоначально маятник на расстояние Х m ах, а снова определите число колебаний и время уменьшения амплитуды в 2 раза. Результаты измерений запишите. Удалось ли вам обнаружить зависимость времени одного колебания от амплитуды?

Укрепите на двух ни­тях с помощью скрепок лист бумаги площадью 1-2 дм2. Проделайте ана­логичную серию опытов. Удалось ли вам обнару­жить во второй серии опытов зависимость вре­мени одного колебания от амплитуды? Удалось ли вам обнаружить влияние сопротивления на время одного колебания?

Опыты, аналогичные тем, которые вы провели, и теоретический анализ сво­бодных колебаний показывают следующее.

A. Время одного колебания при достаточно малых амплитудах не зависит от амплитуды.

Это время называется условным периодом .

(Слово «условный» используется для того, чтобы подчеркнуть, что через вре­мя Т тело не возвращается в прежнее состояние.)

Б. Степень затухания характеризуется величиной т («тау»), которая называ­ется временем релаксации. Время релаксации т – время, за которое амплитуда колебаний убывает в е = 2,7 раз.

B. Время релаксации позволяет определить коэффициент сопротивления в формуле для силы сопротивления: F =-3 V .

Именно: 5-2 m ,

где m – масса колеблющегося тела.

Домашнее задание

§ 27. Упражнение 22. Задачи с задачника по Рымкевич А.П

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь