Груз на пружине: простое гармоническое движение

1 · Прогноз

Если удвоить массу, висящую на пружине, удвоится ли период колебаний?

• Период удваивается.
• Период остаётся прежним.
• Период растёт, но меньше чем вдвое.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет «Груз на пружине» в модуле механики. Шар (груз) висит на пружине, закреплённой сверху.
2. Обратите внимание на уже прикреплённый к грузу датчик скорости — он сообщает мгновенную скорость груза при колебаниях.
3. Для каждой строки задайте массу груза и жёсткость пружины, слегка оттяните груз вниз, отпустите и дайте ему колебаться и успокоиться.

3 · Сбор данных

Постройте период T (s) против массы m (kg) для трёх проб. Связь — прямая линия? Попробуйте построить T против √m — что вы замечаете?

4 · Анализ

1. Используя T = 2π√(m/k), вычислите период для каждой строки и сравните со значением, которое вы засекли в песочнице.
2. У строк 1 и 3 массы в отношении 1:4. Во сколько раз изменился период? Совпадает ли это с √4 = 2?

5 · Развитие

1. Если увеличить жёсткость пружины k вместо массы, период вырастет или уменьшится? Набросайте ожидаемую тенденцию.
2. Грузик под действием гравитации заметно висит ниже (растяжение равновесия = mg/k), однако g не входит в T = 2π√(m/k). Объясните, почему период не зависит от гравитации, хотя положение равновесия — зависит.

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту