36766

ИЗУЧЕНИЕ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА

Лабораторная работа

Архивоведение и делопроизводство

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4 ИЗУЧЕНИЕ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА. Цель работы: Определение коэффициента жесткости пружины по удлинению пружины и методом колебаний пружинного маятника. Такой функцией является функция описывающая гармонические колебания...

Русский

2013-09-23

482 KB

42 чел.

PAGE  8

Московский государственный университет

путей сообщения РФ (МИИТ)

Кафедра «Физика-2»

Институт, группа  ИУИТ, УИС-111            К работе допущен____________________

        (Дата, подпись преподавателя)

Студент Дмитриева Е. В.     Работа выполнена___________________

 (ФИО студента)      (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель  Пыканов И. В.   Отчёт принят_______________________          (Дата, подпись преподавателя)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4                 

ИЗУЧЕНИЕ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ

ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА.

  1.  Цель работы:

Определение коэффициента жесткости пружины по удлинению пружины и методом колебаний пружинного маятника.

              2. Принципиальная схема установки (или её главных узлов):

          l0, l1- держатели;

Основные теоретические положения к данной работе (основополагающие утверждения: формулы, схематические рисунки):

 Колебаниями называются процессы, при которых какая-либо физическая величина принимает многократно, через равные (или почти равные) последовательные промежутки времени, одни и те же (или приблизительно одни и те же) значения, отклоняясь в ту или другую сторону от некоторого своего определенного положения.

Рассмотрим простейшую колебательную систему: груз массой m, подвешенный на пружине. Если груз, прикрепленный на пружине, оттянуть вниз на некоторое расстояние, а затем отпустить, то он придет в колебательное движение. Возвращение груза в положение равновесия происходит под действием деформированной пружины, т.е. под действием упругой силы.

По закону Гука, эта сила, действующая на груз, пропорциональна растяжению (или сжатию) пружины ( если деформации не слишком велики), а следовательно, пропорциональна расстоянию груза от положения равновесия в данный момент:

                                                                                                       (1)

Здесь расстояние от положения равновесия (величина отклонения груза), величина силы, действующей на груз со стороны пружины в данный момент времени .

Согласно второму закону Ньютона, движение под действием силы происходит ускоренно. Ускорение в любой момент времени определяется выражение

                                                                                                                         (2)                                        

где масса груза, ускорение.

Подставляя в закон Ньютона выражение для упругой силы (1) (мы не принимаем во внимание силу тяжести, действующую на груз, так как она уравновешивается силой упругости в состоянии равновесия) и заменяя ускорение второй производной пути по времени, получим:

                                        или                                         (3)                                       

Применяя сокращенные обозначения, найдем:

                                                   

Это уравнение называется уравнением движения.

Найдем такой закон движения, при котором ускорение в любой момент времени пропорционально отклонению по величине и противоположно по знаку. Такой функцией является функция, описывающая гармонические колебания

                                                                                      (4)

где  максимальное значение колеблющейся величины, называемое амплитудой колебаний;  круговая (циклическая) частота, связанная с периодом колебаний  соотношением  фаза колебаний в момент времени  начальная фаза колебаний в момент времени

 Согласно закону сохранения энергии для консервативной системы полная энергия

                                                                      (5)

В момент прохождения грузом положения равновесия (x=0) из формулы (5) следует, что полная энергия системы

.

Согласно уравнению (1), скорость гармонически колеблющегося груза

,

а максимальная скорость

. (6)

В крайних положениях груза (v=0, xA) энергия системы переходит полностью в потенциальную:

.

По закону сохранения энергии

 (7)

Подставляя выражение (6) в соотношение (7), получим

                              ,            .

Учитывая, что, получим выражение для периода колебаний T: 

 (8)

Таким образом, период не зависит от амплитуды колебаний и определяется только величинами m и k. Амплитуда и начальная фаза колебаний  определяются начальными условиями, при которых возникло движение.

Таблицы и графики:

Установка 1

Градуировка пружин.

Таблица №1

п/п

l0,см

m,кг

l1м

l2,см

lср,см

l,см

1

14,2

50

17

17,2

17,1

2,9

2

150

23

23

23

8,8

3

250

29

29

29

14,8

4

450

40,8

40,8

26,6

    Таблица №2

¹

п/п

Масса груза m, г

Время t, c

10

колебаний.

Период колебаний Т, с

Период по формуле (5)

1

150

6,68

0,668

0,60

0,644

0,014

350

9,57

0,957

0,91

0,964

0,016

2

150

6,44

0,644

-

-

-

-

-

-

350

9,62

0,962

3

150

6,44

0,644

-

-

-

-

-

-

350

9,52

0,952

4

150

6,44

0,644

-

-

-

-

-

-

350

9,67

0,967

5

150

6,41

0,641

-

-

-

-

-

-

350

9,53

0,953

6

150

6,35

0,635

-

-

-

-

-

-

350

9,93

0,993

Установка 2

Таблица №1

п/п

l0,см

m,кг

l1м

l2,см

lср,см

l,см

1

10,9

50

14,8

14,8

14,8

3,9

2

100

18,7

18,8

18,75

7,85

3

150

22,8

22,8

22,75

11,85

4

200

26,6

26,6

26,6

15,7

    Таблица №2

¹

п/п

Масса груза m, г

Время t, c

10

колебаний.

Период колебаний Т, с

Период по формуле (5)

1

250

9,98

0,998

0,88

0,945

0,94+/-0,03

0,03

350

10,95

1,095

1,047

0,964

0,04

2

250

9,58

0,958

-

-

-

-

-

-

350

11,13

1,113

3

250

9,42

0,942

-

-

-

-

-

-

350

10,87

1,087

4

250

9,32

0,932

-

-

-

-

-

-

350

10,74

1,074

5

250

9,23

0,923

-

-

-

-

-

-

350

10,86

1,086

6

250

9,18

0,918

-

-

-

-

-

-

350

10,9

1,09


Установка 3

Таблица №1

п/п

l0,см

m,кг

l1м

l2,см

lср,см

l,см

1

17,5

50

18

18

18

0,5

2

100

18,8

18,9

18,85

1,35

3

150

19,6

19,6

19,6

2,1

4

200

20,3

20,2

20,25

2.75

5

250

21

21

21

3,5

6

300

22,8

22,8

5,3

    Таблица №2

¹

п/п

Масса груза m, г

Время t, c

10

колебаний.

Период колебаний Т, с

Период по формуле (5)

1

300

4,25

0,425

0,41

0,449

0,449+/-0,013 

0,013

400

5,12

0,512

0,47

0,519

0,013

2

300

4,45

0,501

-

-

-

-

-

-

400

5,01

0,501

3

300

4,45

0,445

-

-

-

-

-

-

400

5,18

0,518

4

300

4,5

0,45

-

-

-

-

-

-

400

5,26

0,526

5

300

4,77

0,477

-

-

-

-

-

-

400

5,22

0,522

6

300

4,5

0,45

-

-

-

-

-

-

400

5,33

0,533

Расчетные формулы:

,          ,          .

k1=16,4 H

k2=12,8 H

k3=22 H

k4=23,7H

Расчеты для экземпляров установки:

1.  [с],                          [с],       

   [с]                              [с]

2.  [с],                                             [с],       

   [с]                                  [с]

3. [с],                                             [с],       

   [с]                              [с]

4.  [с],                                             [с],       

   [с]                                  [с]


EMBED Word.Picture.8  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29620. Виды эксперимента. Мысленный эксперимент в социологическом исследовании 42 KB
  Существует несколько видов эксперимента среди которых чаще всего выделяют: лабораторный полевой натурный мысленный Мысленный эксперимент проводится в логике натурного эксперимента допосле с контрольной группой. Этапы: Разделение всего массива анкет на 2 группы экспериментальную и контрольную. Выделение этих двух групп происходит следующим образом: в экспериментальную группу попадают те анкеты в которых отмечены положительные пункты шкалы интереса 1 и 2.
29621. Организационно-логический план эксперимента 21.5 KB
  В социологических исследованиях используются четыре организационнологических плана исследования: Эксперимент допосле без контрольной группы. Эксперимент допосле с контрольной группой. Эксперимент только после с контрольной группой. Эксперимент якобы допосле с контрольной группой.
29622. Способы выравнивания групп в социологическом исследовании 33.5 KB
  Мужчина 40 лет 10 классов образования; Женат; Слесарь 3го разряда.А; Женщина; 8 классов образования; 32 года; замужем; контролёр 2го разряда.П; Мужчина; 10 классов образования; 40 лет; Женат; Слесарь 3го разряда.А; Женщина; 8 классов образования; 32 года; замужем; контролёр 2го разряда.
29623. Социометрический опрос в социологическом исследовании. Назначение, опыт использования 23 KB
  Производственные критерии это критерии позволяющие выяснить межличностные взаимоотношения на уровне структуры производственной учебной деятельности Например: Кого бы Вы выбрали напарником Непроизводственные критерии это критерии являющиеся показателями межличностных отношений в коллективе С кем Вы хотели бы пойти в поход. Прогностические критерии это критерии позволяющие выяснить структуру ожидания отношений членов коллектива согласно представлениям респондентов. Респонденту предлагается ответить на вопрос кто из членов...
29624. Процедура проведения социометрического опроса 27 KB
  Теперь исходя из практики исследований оптимальным принято считать численный состав малой группы в 1020 человек. При социометрическом опросе каждому опрашиваемому вручается социометрическая анкета социометрическая карточка и список членов социометрируемой группы. Для удобства работы и простоты последующей обработки фамилии членов группы шифруются или кодируются номером в списке группы. Проранжируйте пожалуйста членов Вашей группы по степени симпатии к ним сначала назовите самого близкого для Вас товарища потом менее близкого и т.
29625. Обработка данных социометрического опроса: социометрическая матрица 31.5 KB
  Персональные социометрические индексы это отражение индивидуальных социальнопсихологических свойств личности проявляющихся в отношении к членам группы. Социометрический статус персональный социометрический индекс отражающий отношение членов группы к каждому её представителю выбор отвержение опускание. Персональный социометрический статус вычисляется по формуле: Ci = где Ci социометрический статус R и R положительные и отрицательные выборы полученные i членом группы. N число членов группы Индекс эмоциональной...
29626. Обработка данных социометрического опроса: социограммы 26.5 KB
  Графическое изображение связей внутри коллектива устанавливаемых на основании выбора называется социограммой. Его выделение важно при изучении функциональных связей рабочего коллектива или эмоциональнопсихологических связей симпатий внутри коллектива. Связь между двумя элементами Диада структура очень часто наблюдаемая в небольших коллективах например в форме совместной деятельности а также как дружеские и доверительные связи между двумя людьми. В круговых социограммах все члены коллектива располагаются по окружности внутри...
29627. Метод тестов в социологическом исследовании. Назначение, опыт использования 23.5 KB
  Родоночальник Кендал Тесты :1 гомогенные отдельные св ва личности система заданий в которых чел должен выбрать конкретный вариант поведения 2 гетерогенные оценивают совокупность личностных свв в соответствии с теорией. Изменения в тесты не рекомендуется делать. Проективная методика и тесты это совть методик основ. На результатов интерпретации Могут делиться на ряд групп: А Ассоциативные тесты анализ ситуации Методика незаконченных предложений Методика симантический дифференциал Б интерпретационные тесты тест ТАД истолкование...
29628. Обработка данных социологического исследования: метод группировки 24.5 KB
  Простая группировка это классификация или упорядочение данных по одному признаку. Перекрестная группировка это связывание данных предвари тельно упорядоченных по двум признакам свойствам показате лям с целью: а обнаружить какието взаимозависимости; б осуществить взаимоконтроль показателей сформировать новый составной показатель определить направление связей влияния одного явления на другое. Анализ эмпирических данных согласно теоретической типологии предпо лагает вопервых определение частот распределения по каждому типу;...