271. Виртуальная лабораторная работа по физике «Изучение затухающих колебаний математического маятника» - https://efizika.ru/html5/271/index.html.
Цель работы: определить логарифмический декремент затухания и добротность колебательной системы.
Приборы и принадлежности: штатив, нить, шарик, кювета с вязкой жидкостью, фотодатчик, электронный секундомер, блок управления.
271. Virtual laboratory assignments in physics «Study of damped oscillations of a mathematical pendulum» - https://efizika.ru/html5/271/index.html.
The purpose of the work: to determine the logarithmic decrement of attenuation and the Q-factor of the oscillatory system.
Instruments and accessories: tripod, thread, ball, cuvette with viscous liquid, photo sensor, electronic stopwatch, control unit.
Виртуальная лабораторная работа по физике «Изучение затухающих колебаний математического маятника» может включать в себя несколько этапов. Вот примерный план работы, который можно использовать:
Цели работы:
1. Изучить природу затухающих колебаний математического маятника.
2. Определить коэффициент затухания колебаний.
3. Проанализировать зависимость амплитуды колебаний от времени.
Оборудование:
• Математический маятник (длина нити, груз).
• Датчик угла отклонения (или гиро датчик).
• Таймер или программа для записи времени.
• Компьютер с программным обеспечением для анализа данных (например, Excel или специализированные программы для моделирования).
Теоретическая часть:
1. Определение математического маятника: это тело, свободно подвешенное на нити и колеблющееся вокруг вертикального положения.
2. Затухающие колебания: это колебания, амплитуда которых со временем уменьшается из-за воздействия внешних сил, таких как трение или сопротивление воздуха.
3. Уравнение движения:
d²θ / dt² + 2β dθ / dt + ω₀² θ = 0
где β — коэффициент затухания, ω₀ — собственная угловая частота.
Экспериментальная часть:
1. Подготовка маятника: Установите маятник и измерьте его длину.
2. Запуск колебаний: Отведите маятник на небольшой угол (до 15 градусов) и отпустите его.
3. Запись данных: Используйте датчик для измерения угла отклонения в зависимости от времени. Записывайте данные о положении маятника через равные промежутки времени (например, каждую секунду).
4. Повторите эксперимент: Проведите несколько запусков для получения более точных данных.
Обработка данных:
1. Постройте график зависимости амплитуды колебаний от времени.
2. Определите, как амплитуда колебаний уменьшается с течением времени.
3. Вычислите коэффициент затухания из полученных данных.
Анализ результатов:
1. Обсудите, как различные факторы (длина нити, масса груза, сопротивление воздуха) влияют на затухание колебаний.
2. Сравните полученные данные с теоретическими расчетами.
Заключение:
Подведите итоги работы, обсудите полученные результаты и их соответствие теории. Выделите основные выводы о затухающих колебаниях математического маятника.
Дополнительные задания:
1. Измените длину нити и посмотрите, как это повлияет на затухание.
2. Проведите эксперимент при различных условиях (например, в воде или с использованием разных грузов).
Эта структура поможет вам провести виртуальную лабораторную работу по изучению затухающих колебаний математического маятника.
