273. Новая виртуальная лабораторная работа по физике «Изучение затухающих колебаний пружинного маятника» - https://efizika.ru/html5/273/index.html.
Цель работы: определить логарифмический декремент затухания и добротность колебательной системы.
Приборы и принадлежности: штатив, пружина, шарик, кювета с вязкой жидкостью, фотодатчик, электронный секундомер, блок управления.
273. New virtual laboratory assignments in physics «Study of damped oscillations of a spring pendulum» - https://efizika.ru/html5/273/index.html.
The purpose of the work is to determine the logarithmic decrement of attenuation and the Q-factor of the oscillatory system.
Instruments and accessories: tripod, spring, ball, cuvette with viscous liquid, photo sensor, electronic stopwatch, control unit.
Виртуальная лабораторная работа по физике на тему «Изучение затухающих колебаний пружинного маятника» может быть организована следующим образом:
Цель работы:
Изучить затухание колебаний пружинного маятника и определить параметры затухания.
Оборудование:
1. Пружинный маятник (пружина с грузом).
2. Датчик перемещения или акселерометр (если доступен).
3. Компьютер с программным обеспечением для анализа данных (например, Logger Pro или аналог).
4. Линейка для измерения амплитуды колебаний.
5. Таймер или секундомер.
Теоретическая справка:
Пружинный маятник совершает гармонические колебания, которые со временем затухают из-за сопротивления среды (например, трения). Уравнение движения пружинного маятника можно записать в виде:
m d²x/dt² + b dx/dt + kx = 0
где:
• m — масса груза,
• b — коэффициент сопротивления,
• k — жесткость пружины,
• x — смещение от положения равновесия.
Затухание можно описать экспоненциальной функцией:
A(t) = A₀ e⁻ᵞ ᵗ
где A₀ — начальная амплитуда, γ — коэффициент затухания.
Ход работы:
1. Подготовка:
• Установите пружинный маятник и убедитесь, что он может свободно колебаться.
• Если доступен датчик перемещения, установите его на груз для измерения амплитуды колебаний.
2. Измерение начальной амплитуды:
• Поднимите груз на небольшую высоту и отпустите его без начальной скорости.
• Измерьте начальную амплитуду колебаний (A₀).
3. Запись данных:
• Запустите таймер и измеряйте амплитуду колебаний через равные промежутки времени (например, каждые 0.5 секунды).
• Запишите значения амплитуды в таблицу.
4. Анализ данных:
• Постройте график зависимости амплитуды от времени.
• Определите коэффициент затухания γ по наклону графика в полулогарифмическом масштабе.
5. Выводы:
• Опишите, как изменяется амплитуда колебаний со временем.
• Обсудите влияние различных факторов на затухание (например, массу груза, жесткость пружины и сопротивление среды).
Заключение:
В результате данной лабораторной работы вы сможете изучить процесс затухания колебаний пружинного маятника, а также научиться анализировать экспериментальные данные и делать выводы о физических процессах.
Дополнительные задания:
• Измените массу груза и повторите эксперимент. Как это повлияло на затухание?
• Измените жесткость пружины и проанализируйте результаты.
Эта структура поможет вам провести виртуальную лабораторную работу по изучению затухающих колебаний пружинного маятника!
