Απλή αρμονική ταλάντωση

Απλή αρμονική ταλάντωση (Φυσική ΙΙ στη Γ? Τάξη των ΕΠΑΛ)

Απλή αρμονική ταλάντωση (Φυσική ΙΙ στη Γ? Τάξη των ΕΠΑΛ)

 

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ:

  1. Βάση παραλληλόγραμμη (ΓΕ.010.0)
  2. Δύο ράβδοι 30 και 80cm (ΓΕ.030.1 και 3, αποφεύγουμε του 1m γιατί δεν είναι σταθερή)
  3. Σύνδεσμος απλός (ΓΕ.020.0)
  4. Δύο δακτύλιοι με άγκιστρο (ΓΕ.075.0)
  5. Σφιγκτήρας τύπου G (ΓΕ.050.0), για στερέωση της παραλληλόγραμμης βάσης
  6. Δύο ελατήρια (ΜΣ.020.0)
  7. Μάζες (βαράκια) (ΓΕ.100.Χ)
  8. Ζυγός ηλεκτρονικός (ΓΕ.130.0), για τη μέτρηση της μάζας

 

ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ:

- Η ταλάντωση της μάζας να έχει τέτοιο πλάτος, ώστε να μην συσπειρώνεται ως το ανώτερο τμήμα του το ελατήριο, έτσι που να μην μπορεί να συσπειρωθεί άλλο.

- Βάζουμε το σώμα σε ταλάντωση και μετά από λίγο αρχίζουμε τη μέτρηση του χρόνου.

- Ο συνδυασμός ελατηρίων - μαζών να είναι τέτοιος ώστε η περίοδος της ταλάντωσης να μην είναι ούτε πολύ μικρή, ούτε πολύ μεγάλη για να μπορεί να μετρηθεί με ευκολία.

- Τα εργαστηριακά ελατήρια συνοδεύονται συνήθως από ένα καρτελάκι, όπου αναγράφονται η μέγιστη δύναμη Fmax και το μέγιστο μήκος xmax (όχι μέγιστη επιμήκυνση) που αντιστοιχεί στην Fmax. Το πηλίκο τους δε μας δίνει τη σταθερά k του ελατηρίου.

- Τη σταθερά k του ελατηρίου υπολογίζουμε από το νόμο του Hooke. Αφού κρεμάσουμε κάποια βάρη στο ελατήριο μέχρι να ξεκολλήσουν οι σπείρες του (αυτό θεωρούμε σαν φυσικό μήκος του ελατηρίου, x0=0), τοποθετούμε διαδοχικά δύο ή τρία βάρη και μετράμε τις αντίστοιχες επιμηκύνσεις του ελατηρίου. Αφού ελέγξουμε την ισχύ του νόμου του Hooke (ΔF=Κ·Δx), από τον τύπο ή την αντίστοιχη γραφική παράσταση F=f(x) υπολογίζουμε τη σταθερά του ελατηρίου k.

 

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ:

1. Συναρμολογούμε τη διάταξη του σχήματος έχοντας δύο διαφορετικά ελατήρια και δύο διαφορετικές μάζες.

2. Κρεμάμε στο πρώτο ελατήριο διαδοχικά την πρώτη και τη δεύτερη μάζα, τις βάζουμε σε ταλάντωση και μετράμε το χρόνο για δέκα πλήρεις ταλαντώσεις καθεμιάς. Το ένα δέκατο του χρόνου αυτού είναι η περίοδος της ταλάντωσης. (Για μεγαλύτερη ακρίβεια μπορούμε να πάρουμε τρεις μετρήσεις και να βρούμε τη μέση τιμή.)

3. Κρεμάμε στο δεύτερο ελατήριο την πρώτη μάζα, τη βάζουμε σε ταλάντωση, επαναλαμβάνουμε τις μετρήσεις και συγκρίνουμε τις τιμές με τις θεωρητικά αναμενόμενες (από τον τύπο ).

4. Από τις δύο πρώτες μετρήσεις αποδεικνύουμε ότι η περίοδος Τ είναι ανάλογη της και από την πρώτη και τρίτη ότι η περίοδος Τ είναι αντιστρόφως ανάλογη της .

5. Την διαδικασία πραγματοποιήσαμε χρησιμοποιώντας δύο ελατήρια με σταθερές K1=62,5N/m (κόκκινο με Fmax=20Ν και xmax=37cm) και K2=111,1N/m (άσπρο με Fmax=30Ν και xmax=37cm). Παρακάτω παραθέτουμε ενδεικτικές μετρήσεις, που πήραμε με δύο μάζες 500g και 1000g.

Με Tπειρ. συμβολίζουμε την περίοδο που μετράμε, με Τθεωρ. αυτήν που υπολογίζουμε από τον τύπο και με το σχετικό σφάλμα.

1η μέτρηση

2η μέτρηση

3η μέτρηση

K1=62,5N/m και m1=1Kg

K1=62,5N/m και m2=0,5Kg

K2=111,1N/m και m1=1Kg

t=10T

Tπειρ.

Τθεωρ.

σ%

t=10T

Tπειρ.

Τθεωρ.

σ%

t=10T

Tπειρ.

Τθεωρ.

σ%

8,05s

0,80s

0,80s

0

5,71s

0,56s

0,57s

1,75

6,91s

0,59s

0,59s

0

 


Ε.Κ.Φ.Ε. Καρδίτσας Σερ. Μπίτσιος τηλ. 2441 079 170 - 1 fax: 2441 079 172 e-mail: Αυτή η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου προστατεύεται από τους αυτοματισμούς αποστολέων ανεπιθύμητων μηνυμάτων. Χρειάζεται να ενεργοποιήσετε τη JavaScript για να μπορέσετε να τη δείτε. website: http://ekfe.kar.sch.gr

Το υλικό της σελίδας σε αρχεία για αποθήκευση: 1. Οδηγός ΕΚΦΕ (doc) 2. Εικόνες

~~~~ Μετρητής Επισκέψεων ~~~~
Σήμερα340
Χθές467
Αυτή την εβδομάδα2529
Αυτό το μήνα5462
Συνολικά524293

7
Online Επισκέπτες

Σάββατο, 23 Οκτώβριος 2021