Masė ant spyruoklės: harmoninis svyravimas
1 · Spėk
Jei padvigubinsi ant spyruoklės kabantį masę, ar svyravimo periodas pasidvigubins?
- Periodas pasidvigubina.
- Periodas lieka toks pat.
- Periodas padidėja, bet mažiau nei dvigubai.
2 · Paruošk
- Atidaryk Masės ant spyruoklės eksperimentą Mechanikos modulyje. Rutulys (svambalas) kabo ant spyruoklės, pritvirtintos virš jo.
- Pastebėk greičio zondą, jau prikabintą prie svambalo — jis rodo svambalo akimirkinį greitį jam svyruojant.
- Kiekvienai eilutei nustatyk svambalo masę ir spyruoklės standumą, truputį patrauk svambalą žemyn, paleisk ir leisk jam svyruoti bei nusistovėti.
3 · Rink duomenis
| Masė (kg) | Standumo koeficientas (N/m) | Periodas (s) | Pusiausvyros ištempimas (m) |
|---|---|---|---|
| 0.50 | 30.00 | ||
| 1.00 | 30.00 | ||
| 2.00 | 30.00 |
Braižyk periodą T (s) prieš masę m (kg) savo trims bandymams. Ar ryšys tiesė? Pabandyk braižyti T prieš √m — ką pastebi?
4 · Analizuok
- Naudodamas T = 2π√(m/k) apskaičiuok periodą kiekvienai eilutei ir palygink su reikšme, kurią išmatavai smėliadėžėje.
- 1 ir 3 eilučių masės santykis 1:4. Kokiu daugikliu pasikeitė periodas? Ar tai atitinka √4 = 2?
5 · Išplėsk
- Jei vietoj masės didintum standumo koeficientą k, periodas didėtų ar mažėtų? Eskizuok tikėtiną tendenciją.
- Svambalas matomai kabo žemiau veikiamas gravitacijos (pusiausvyros ištempimas = mg/k), tačiau gravitacija g nesirodo T = 2π√(m/k). Paaiškink, kodėl periodas nepriklauso nuo gravitacijos, nors pusiausvyros padėtis priklauso.
Fizika už šio eksperimento
Spyruoklės periodas (HS)
Masei svyruojant ant idealios spyruoklės, periodas priklauso tik nuo masės ir standumo koeficiento — ne nuo amplitudės ar gravitacijos.
Kinetinė energija pusiausvyroje
Svambalo greitis didžiausias jam praeinant pro pusiausvyros tašką; skaityk tą pikinį greitį iš zondo, kad rastum jo kinetinę energiją ten.
Mechanika
- Mesto kūno judėjimas ir kinetinė energija
- Rutulys ant plokštumos: energija be trinties nuožulniojoje plokštumoje
- Blokas ant trinties plokštumos: ramybės trinties ribos paieška
- Ribinis greitis: kritimas pro pasipriešinimą
- Jėgų laboratorija: antrasis Niutono dėsnis
- Priešingos jėgos: antrasis Niutono dėsnis ir judesio kiekis
- Šokinėjantis rutulys: energijos netekimas smūgio metu
- Tamprūai susidūrimai ir judesio kiekio tvermė
- Netamprus susidūrimas ir judesio kiekio tvermė
- Niutono lopšys: judesio kiekio ir energijos perdavimas
- Paprastoji švytuoklė
- Tolygus judėjimas apskritimu ir centropetė jėga