Опис приладу

Прилад для вивчення власних коливань складається з підставки, на якій закріплено два металічні стояки з лі­нійками. На стояках є поперечка, на яку по черзі підвішують на рі­зних пружинах вантажі різної маси. Для визначення декремента згасання прилад має дві натягнуті струни, об які труться спеціальні «крильця».

Хід роботи

I. Визначити коефіцієнт жорсткості пружини статичним методом.

1. Підвісити до поперечки пружину і визначити за лінійкою її довжину.

2. Прикріпити вантаж до пружини і ви­значити величину L, на яку розтягнулася пружина з вантажем.

3. За формулою визначити коефіцієнт жорсткості пружини.

4. Вимірювання провести тричі з кожною пружиною за трьох різних вантажів.

5. Результати вимірювань і розрахунків занести до табл. 5.1.

Таблиця 5.1

№ п/п

Пружина 1

Пружина 2

Пружина 3

Р

l

k1

k

Р

l

k1

k

Р

l

k1

k

1 2 3

-

Ср.

II. Визначити залежність періоду коливань пружинного маятника від маси вантажу.

1. Підвісити на поперечку пружину з вантажем. Відвести вантаж від положення рівноваги на 30 –50 мм і відпустити.

2. Виміряти секундоміром час, за який вантаж зробить 20 коливань. За формулою визначити період коливань маятника.

3. Вимірювання виконати для кожної пружини по три рази за трьох різ­них вантажів. Результати вимірювань і обчислень занести в табл. 5.2.

4. За середніми значеннями побудувати графік залежності Т² = f(m), відкла­даючи по осі абсцис масу m, по осі ординат – квадрат періоду коливань маятника Т².

Таблиця 5.2

№ п/п

m1 =

m2 =

m3 =

n

t

Т

T^2

n

t

Т

T^2

n

t

Т

T^2

1 2 3

Ср.

III. Визначити залежність періоду коливань пружинного маятника від коефіці­єта жорсткості пружини.

1. Обрати для роботи вантаж.

2. Взяти потрібні значення Р, k₁ Т² із табл.5.1, 5.2 і зане­сти їх у табл.5.3.

3. За середніми значеннями побудувати графік залежності T² = f(k₁), відкла­даючи по осі абсцис коефіцієнт жорсткості пружини k₁, а по осі ординат – Т².

4. Знаючи період коливань маятника Т для кожної пружини й масу ван­тажу m, визначити коефіцієнт жорсткості k за формулою (5.5).

5. Результати обчислень занести до табл. 5.3 і порівняти їх із кое­фіцієнтом жорсткості k₁, одержаним статичним методом.

Таблиця 5.3

№ п/п	Пружина 1			Пружина 2			Пружина 3
	P	k1	T^2	P	k1	T^2	P	k1	T^2

IV.Визначити логарифмічний декремент згасання пружинного маятника і коефіцієнт тертя.

1. Підвісити на поперечку пружину, "крильця" і один із заданих ванта­жів так, щоб "крильця" терлися об натягнуті струни.

2. По один бік від положення рівноваги вантажу позначити на лінійці мітки для максимальної амплітуди а₀ і мінімальної амплітуди (а_t = 0,1а₀).

3. Відвести вантаж від положення рівноваги до точки суміщення з міткою максимальної амплітуди. Відпустивши його, виміряти секундоміром час до зменшення амплітуди в 10 разів (суміщення з міткою мінімальної амплітуди).

4. Порахувати за цей час кількість коливань і за формулою Т = t /n визна­чити період коливань. Для більшої точності зробити три вимірювання і обчислити середнє значення періоду. Вимірювання провести для максимальних амп­літуд 30, 50, 70 мм. Результати занести до табл. 5.4.

5. За формуою (5.10) визначити логарифмічний декремент згасання λ, а за формулою (5.9) і r/m = 2β – коефіцієнт сили тертя r.

Таблиця 5.4

№ п/п	Пружина №
	m вантажу
	aτ	n	t	T	Tср	λ	r
1 2 3

Скласти таблицю для кожної амплітуди.