มวลบนสปริง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย

1 · ทำนาย

ถ้าเพิ่มมวลที่แขวนบนสปริงเป็นสองเท่า คาบการแกว่งจะเพิ่มเป็นสองเท่าหรือไม่

• คาบเพิ่มเป็นสองเท่า
• คาบคงเดิม
• คาบเพิ่มขึ้น แต่ไม่ถึงสองเท่า

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ Mass-on-Spring ในโมดูลกลศาสตร์ ลูกบอล (ลูกตุ้ม) แขวนจากสปริงที่ยึดไว้ด้านบน
2. สังเกตโพรบวัดอัตราเร็วที่ติดกับลูกตุ้มอยู่แล้ว — มันรายงานอัตราเร็วขณะนั้นของลูกตุ้มขณะแกว่ง
3. สำหรับแต่ละแถว ตั้งมวลลูกตุ้มกับความตึงสปริง ดึงลูกตุ้มลงเล็กน้อย ปล่อย แล้วให้แกว่งและนิ่ง

3 · เก็บข้อมูล

เขียนกราฟคาบ T (s) กับมวล m (kg) จากสามรอบการทดลอง เป็นเส้นตรงหรือไม่ ลองเขียน T กับ √m แทน — คุณสังเกตเห็นอะไร

4 · วิเคราะห์

1. ใช้ T = 2π√(m/k) คำนวณคาบของแต่ละแถว แล้วเปรียบเทียบกับค่าที่คุณจับเวลาได้ในแซนด์บ็อกซ์
2. แถว 1 และ 3 มีมวลอยู่ในอัตราส่วน 1:4 คาบเปลี่ยนไปกี่เท่า ตรงกับ √4 = 2 หรือไม่

5 · ต่อยอด

1. ถ้าเพิ่มค่าคงที่สปริง k แทนมวล คาบจะเพิ่มหรือลด ร่างแนวโน้มที่คาดว่าจะได้
2. ลูกตุ้มห้อยต่ำลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อมีแรงโน้มถ่วง (ความยาวเพิ่มที่สมดุล = mg/k) แต่ g กลับไม่ปรากฏใน T = 2π√(m/k) จงอธิบายว่าทำไมคาบจึงไม่ขึ้นกับแรงโน้มถ่วงแม้ตำแหน่งสมดุลจะขึ้นกับ

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง