Задание 2. Изучение зависимости периода колебаний от коэффициента жёсткости пружины 1. Установите параметры пружинного маятника m и k в соответствии с вариантом, заданным преподавателем. 2. Рассчитайте теоретическое значение периода колебаний пружинного маятника по формуле (7). Рассчитайте частоту колебаний, используя формулу (8). 3. Запустите установку, нажав на кнопку «пуск». На координатной плоскости будет отображаться зависимость смещения колеблющегося груза от времени. Измерьте время t нескольких колебаний N. Для этого нужно нажать на кнопку «пауза», когда отобразится ровно N колебаний. Вычислите экспериментальное значение периода колебаний: T = t/N Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 2. Сравните теоретическое и экспериментальное значение периода. 4. Измените коэффициент жёсткости пружины маятника на величину шага, заданного преподавателем. Проведите измерение периода для пяти коэффициентов жёсткости пружины, отличающихся на величину шага. 5. Проанализируйте полученные результаты. Постройте график зависимости периода колебаний от коэффициента жёсткости пружины

Краткое пояснение:

Пошаговое решение:

1. Шаг 1: Определение параметров. Установите параметры маятника (массу m и коэффициент жёсткости пружины k) согласно варианту, предложенному преподавателем.
2. Шаг 2: Расчёт теоретических значений. Рассчитайте теоретическое значение периода колебаний T по формуле (7) и частоту колебаний \(
   u \) по формуле (8). (Формулы (7) и (8) не приведены в тексте, но предполагается, что они известны и относятся к пружинному маятнику: \( T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}} \) и \(
   u = \frac{1}{T} = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}} \)).
3. Шаг 3: Экспериментальное измерение. Запустите установку, нажав кнопку «пуск». На экране будет отображаться зависимость смещения груза от времени. Измерьте время t, за которое произойдет N полных колебаний. Для этого нажмите кнопку «пауза» после завершения ровно N колебаний.
4. Шаг 4: Вычисление экспериментального периода. Рассчитайте экспериментальное значение периода колебаний по формуле: \( T_{эксп} = \frac{t}{N} \).
5. Шаг 5: Занесение результатов в таблицу. Результаты измерений и расчетов внесите в Таблицу 2.
6. Шаг 6: Сравнение. Сравните теоретическое и экспериментальное значения периода колебаний.
7. Шаг 7: Изменение коэффициента жёсткости. Измените коэффициент жёсткости пружины k на величину шага, заданную преподавателем. Повторите измерения периода для пяти различных значений k, отличающихся на заданный шаг.
8. Шаг 8: Анализ и построение графика. Проанализируйте полученные результаты. Постройте график зависимости периода колебаний T от коэффициента жёсткости пружины k.

Таблица 2. Определение периода колебания маятника при различных коэффициентах жёсткости и неизменной массе