كتلة على زنبرك: الحركة التوافقية البسيطة

1 · توقّع

إذا ضاعفت الكتلة المعلقة بالزنبرك، فهل يتضاعف زمن التذبذب؟

• يتضاعف الزمن.
• يبقى الزمن كما هو.
• يزيد الزمن، لكن بأقل من الضعف.

2 · التجهيز

1. افتح تجربة الكتلة على الزنبرك في وحدة الميكانيكا. كرة (الثقل) معلقة بزنبرك مثبت فوقها.
2. لاحظ مسبر السرعة المثبت على الثقل أصلًا — يعرض سرعته اللحظية أثناء تذبذبه.
3. لكل صف، اضبط كتلة الثقل وصلابة الزنبرك، واسحب الثقل إلى الأسفل قليلًا وأفلته ودعه يتذبذب ويستقر.

3 · اجمع البيانات

ارسم الزمن T (s) مقابل الكتلة m (kg) لتجاربك الثلاث. هل العلاقة خط مستقيم؟ جرّب رسم T مقابل √m بدلًا — ماذا تلاحظ؟

4 · حلّل

1. باستخدام T = 2π√(m/k)، احسب الزمن لكل صف وقارنه بالقيمة التي قستها بالمؤقت في الصندوق.
2. كتلتا الصفين 1 و3 بنسبة 1:4. بكم عامل تغير الزمن؟ هل يطابق ذلك √4 = 2؟

5 · وسّع

1. لو زدت ثابت الزنبرك k بدلًا من الكتلة، فهل يزيد الزمن أم ينقص؟ ارسم تخمينًا للتوجه المتوقع.
2. يظهر الثقل معلقًا أخفض تحت الجاذبية (استطالة الاتزان = mg/k)، ومع ذلك لا تظهر الجاذبية g في T = 2π√(m/k). اشرح لماذا لا تتأثر الفترة بالجاذبية رغم أن موضع الاتزان يتأثر بها.

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة