Решение: Зависимость периода от жёсткости
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость периода свободных колебаний пружинного маятника от жёсткости пружины. У него имеется пять пружинных маятников, характеристики которых приведены в таблице. Какие два маятника необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование?
| № маятника | Жёсткость пружины, Н/м | Объём груза, $\mathrm{см^3}$ | Материал, из которого сделан груз |
|---|---|---|---|
| 1 | 40 | 30 | алюминий |
| 2 | 40 | 60 | алюминий |
| 3 | 60 | 30 | медь |
| 4 | 80 | 30 | алюминий |
| 5 | 60 | 60 | медь |
Решение по шагам
3 шагаПериод свободных колебаний пружинного маятника зависит от массы груза и жёсткости пружины:
$$T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$$Чтобы исследовать зависимость периода только от жёсткости пружины, масса грузов должна быть одинаковой. Это обеспечивается одинаковыми объёмом и материалом грузов.
У маятников 1 и 4 грузы изготовлены из алюминия и имеют объём $30\ \mathrm{см^3}$, поэтому их массы одинаковы. Жёсткости пружин различны: $40\ \mathrm{Н/м}$ и $80\ \mathrm{Н/м}$.
Где здесь ошибаются
Выбирают маятники с одинаковой жёсткостью, хотя она должна изменяться.
Не учитывают, что для чистоты эксперимента масса грузов должна быть одинаковой.