CON LẮC ĐƠN CÓ CẤU TẠO NHƯ THẾ NÀO CHIỀU DÀI L CỦA CON LẮC ĐƠN ĐƯỢC ĐO NHƯ THẾ NÀO

Giải Bài Tập Vật Lý Lớp 12

Cmùi hương I: Dao Động Cơ

Bài 6: Thực Hành Khảo Sát Thực Nghiệm Các Định Luật Dao Động Của Con Lắc Đơn

Nội dung bài học này những em sẽ được ôn lại cục bộ kỹ năng lí tngày tiết về chu kì dao động của con lắc đơn. Dường như, góp các em vạc chỉ ra một định mức sử dụng trang bị lí, cùng biết phương pháp ứng dụng hiệu quả nhằm đo vận tốc để xác định gia tốc trọng ngôi trường trên khu vực xem sét. Qua bài học, các em sẽ được tập luyện khả năng thực hành, rèn luyện khôn khéo những làm việc, chân thực, tự tin, đam mê tò mò kỹ thuật.

Bạn đang xem: Con lắc đơn có cấu tạo như thế nào chiều dài l của con lắc đơn được đo như thế nào

Tóm Tắt Lý Thyết

I. Mục đích

Khảo tiếp giáp thực nghiệm nhằm phát hiện tác động của biên độ, cân nặng, chiều lâu năm của bé nhấp lên xuống 1-1 đối với chu kì dao động T, từ bỏ đó đưa ra phương pháp tính chu kì (T = 2πsqrtfraclg) cùng áp dụng vận tốc trọng ngôi trường g trên vị trí có tác dụng thử nghiệm.

II. Dụng thế thí nghiệm

Gồm:

Bộ tía trái nặng nề nhiều loại 50gSợi dây mhình ảnh không giãn dài khoảng chừng 1mGiá phân tích dùng treo nhỏ lắc solo bao gồm cơ cấu tổ chức điều chỉnh chiều nhiều năm của bé nhấp lên xuống đối kháng.Đồng hồ nước bấm giây (sai số ± 0,2s) hoặc đồng hồ hiện số có cổng quang điện.Một thước đo chiều nhiều năm khoảng tầm 500milimet.Một tờ giấy kẻ ô milimet.III. Tiến hành thí nghiệm

1. Chu kì giao động T của nhỏ rung lắc đơn dựa vào vào biên độ dao động như thế nào?Tiến hành:

– Quả nặng 50g, chiều nhiều năm con rung lắc 1-1 50cm; kéo con rung lắc lệch khỏi địa điểm thăng bằng biên độ A = 3cm.

– Đo thời hạn nhỏ rung lắc tiến hành 10 xê dịch toàn phần (những lần đo thời gian, ta đo lặp lại 5 lần, rồi lấy giá chỉ trung bình)

– Thực hiện phnghiền đo bên trên với các quý hiếm khác nhau của biên độ A (A = 3, 6, 9, 18cm)

Ghi hiệu quả vào bảng số liệu Bảng 6.1


A (cm)(Sinα = fracAl)Góc lệch (α(^0))Thời gian 10 xấp xỉ t(s)Chu kì T(s)
(A_1 = 3,0)0,06(3,44^0)(t_1 = 14,32 ± 0,32)(T_1 = 1,432 ± 0,032)
(A_2 = 6,0)0,12(6,89^0)(t_2 = 14,12 ± 0,20)(T_2 = 1,412 ± 0,020)
(A_3 = 9,0)0,18(10,37^0)(t_3 = 14,54 ± 0,24)(T_3 = 1,454 ± 0,024)
(A_4 = 18)0,36(21,1^0)(t_4 = 15,84 ± 0,31)(T_4 = 1,584 ± 0,031)

Từ bảng số liệu đúc kết định mức sử dụng về chu kì của con lắc solo xê dịch với biên độ nhỏ dại.

Định luật: Con lắc solo xấp xỉ với biên độ bé dại ((α m (g)Thời gian 10 xấp xỉ t (s)Chu kì T(s)50(t_A = 14,16 ± 0,26)(T_A = 1,416 ± 0,026)100(t_B = 14,22 ± 0,20)(T_B = 1,422 ± 0,020)150(t_C = 14,36 ± 0,28)(T_C = 1,436 ± 0,028)

Từ bảng số liệu: Phát biểu định pháp luật về khối lượng của con rung lắc đối kháng xê dịch nhỏ ((α 10^0)) không nhờ vào vào cân nặng của bé rung lắc.

3. Chu kì giao động T của bé nhấp lên xuống 1-1 phụ thuộc vào vào chiều dài của bé rung lắc như thế nào?

– Dùng nhỏ nhấp lên xuống đối kháng bao gồm khối lượng là 50g, chiều dài là 50cm, Đo thời hạn 10 xấp xỉ nhằm xác minh chu kì (T_1)

– Ttuyệt thay đổi chiều nhiều năm nhỏ nhấp lên xuống đối kháng, không thay đổi khối lượng, đo thời gian 10 xấp xỉ nhằm tính chu kì (T_2) cùng (T_3)

Bảng 6.3:


Chiều lâu năm l (cm)Thời gian t = 10T (s)Chu kì T(s)(T^2 (s^2))(fracT^2l (s^2/cm))
(l_1 = 50,0 ± 0,1)(t_1 = 14,29 ± 0,28)(T_1 = 1,429 ± 0,028)(T^2 (s^2))(fracT_1^2l_1 = 0,0408 ± 0,00168)
(l_2 = 45,0 ± 0,1)(t_2 = 13,52 ± 0,24)(T_2 = 1,352 ± 0,024)(T_2^2 = 1,8279 ± 0,0649)(fracT_2^2l_1 = 0,0416 ± 0,00157)
(l_3 = 60,0 ± 0,1)(t_3 = 15,78 ± 0,32)(T_3 = 1,578 ± 0,032)(T_3^2 = 2,4900 ± 0,1010)(fracT_3^2l_1 = 0,0415 ± 0,00175)

– Vẽ đồ vật thị màn trình diễn sự phụ thuộc của T vào l. Rút ít ra nhận xét

– Vẽ trang bị thị biểu diễn sự phụ thuộc vào của (T_2) vào l. Rút ít ra dìm xét

– Phát biểu định khí cụ về chiều nhiều năm của nhỏ nhấp lên xuống đơn.

4. Kết luận:

a. Từ các tác dụng nhận được ở trên suy ra: Chu kỳ giao động của bé rung lắc đối kháng với biên độ nhỏ tuổi, trên và một chỗ, không phụ thuộc vào vào khối lượng và biên độ dao động của con lắc mà lại tỉ trọng với cnạp năng lượng bậc hai chiều dài của bé lắc theo công thức: (T = asqrtl)

Trong số đó tác dụng thí nghiệm cho ta cực hiếm a = 2,032

b. Theo công thức lí tmáu về chu kỳ giao động của con nhấp lên xuống đối kháng xê dịch với biên độ nhỏ:

(T = 2πsqrtfraclg (*))

Trong số đó (frac2πsqrtg ≈ 2) (với g lấy bởi (9,8m/s^2))

So sánh công dụng đo a cho biết bí quyết (*) đã làm được nghiệm đúng.

c. Tính vận tốc trọng trường g trên nơi làm thí nghiệm theo giá trị a nhận được trường đoản cú thực nghiệm.

(g = frac4π^2a^2 = frac4π^22,032^2 = 9,561m/s^2)

Báo Cáo Thực Hành Khảo Sát Thực Nghiệm Các Định Luật Dao Động Của Con Lắc Đơn

I. Mục Đích Thực Hành

Phát hiện tại tác động của biên độ, cân nặng, chiều lâu năm bé rung lắc đối kháng đối với chu kỳ luân hồi xê dịch T. Từ kia tìm thấy phương pháp ()(T = 2π sqrtfraclg) và vận dụng tính tốc độ trọng ngôi trường g tại địa điểm có tác dụng xem sét.

II. Cơ Sở Lý Thuyết

1. Con nhấp lên xuống đơn có cấu trúc như vậy nào? Chiều dài l của nhỏ rung lắc đối kháng được đo như vậy nào?

Trả lời: Con nhấp lên xuống 1-1 tất cả cấu tạo bao gồm một thứ nhỏ gồm khối lượng m được treo ở đầu của một gai dây không dãn, khối lượng ko đáng chú ý, nhiều năm l. Chiều dài 1 không nhỏ so với form size trái cầu. Chiều nhiều năm của nhỏ nhấp lên xuống được xác minh bằng cách đo khoảng cách từ điểm treo cố định đến giữa trung tâm của quả nặng.

Chiều lâu năm l của con lắc đối chọi được đo bởi thước đo của giá chỉ thí điểm sử dụng treo con lắc 1-1 gồm cơ cấu điều chỉnh chiều lâu năm bé nhấp lên xuống solo.

2. Cần có tác dụng ráng nào để vạc hiện ra sự nhờ vào của chu kì xấp xỉ T của con nhấp lên xuống 1-1 xê dịch cùng với biên độ nhỏ tuổi vào biên độ dao động?

Trả lời: Txuất xắc thay đổi biên độ xấp xỉ giữ nguyên những yếu tố không giống quan tiền cạnh bên sự chuyển đổi chu kì T ( còn nếu như không biến đổi thì chứng minh T không phụ thuộc vào A). Hoặc đề bài bác cho việc thay đổi của những đại lượng như chiều dài, độ cao, nhiệt độ độ… thì chu kì biến đổi.

3. Để phân phát hiện nay sự nhờ vào chu kỳ giao động T của con rung lắc đối chọi xê dịch với biên độ nhỏ dại vào chiều lâu năm nhỏ lắc solo ta khảo sát điều tra chu kỳ luân hồi giao động T của bé rung lắc đối kháng với chiều dài tăng cao, bao gồm 3 trường thích hợp có thể xảy ra:

+ l tăng thì T giảm+ l tăng thì T ko đổi hay là không nhờ vào T+ l tăng thì T tăng

4. Làm phương pháp như thế nào để khẳng định chu kì T với sai số ΔT = 0,02s khi sử dụng đồng hồ thời trang bao gồm kim giây? Cho biết không đúng số khi sử dụng đồng hồ đeo tay này là ± 0,2s (bao gồm không đúng số khinh suất lúc biết với không nên số dụng cụ).

Trả lời: Không đo thời hạn của một chu kì nữa, nhưng hãy đo thời gian tiến hành nhiều chu kỳ, càng nhiều càng giỏi. Lúc đó không nên số của một chu kỳ sẽ bớt.

Với ngôi trường đúng theo của người tiêu dùng, nếu bỏ qua mất các các loại không nên số không giống (chỉ tất cả không nên số bởi vì chế độ đo của chúng ta thôi) thì số chu kỳ đề nghị đo vào một lần là:

(n = fracT_đcT = 10) chu kỳ

Cách khác: Trong quy trình đo t của đồng hồ thời trang kyên ổn giây tất cả sai số là 0,2s bao gồm không nên số khinh suất lúc bấm với không nên số quy định phải (Δ_t = n.Δ_T = 0,2 + 0,02 = 0,22s), vì vậy bắt buộc đo số xấp xỉ toàn phần N > 11 xê dịch.

Xem thêm: Cách Nấu Nước Cốt Dừa Ngon & Chuẩn Nhất 2021, Cách Làm Nước Cốt Dừa Đơn Giản Tại Nhà

III. Kết Quả

1. Khảo tiếp giáp tác động của biên độ xê dịch đối với chu kì T của bé nhấp lên xuống đối kháng.

– Chu kì (T_1 = fract_110 = 1,432s ; T_2 = fract_210 = 1,412s; T_3 = fract_310 = 1,454s)

– Phát biểu định cơ chế về chu kì của nhỏ nhấp lên xuống đối kháng xê dịch cùng với biện độ nhỏ:

Trả lời: Con nhấp lên xuống đối kháng giao động với biên độ nhỏ dại ((α > 10^0)) thì coi là giao động cân bằng, chu kỳ luân hồi của con lắc khi đó không phụ thuộc vào biên độ xấp xỉ.

2. Khảo gần kề tác động của trọng lượng m bé rung lắc đối với chu kỳ luân hồi T

Với độ dài l = 45(cm) không đổi:

– Con rung lắc (m_1= 50g) tất cả chu kỳ luân hồi (T_1 = 1,31 ± 0.044)

– Con lắc (m_2= 20g) tất cả chu kỳ luân hồi (T_2 = 1.34 ± 0.00136)

Bảng kết quả: (m = 50g, m= 20g)


m (gam)Thời gian 5 dao động t (s)Chu kỳ T (s)
50g6,55(T_1 = 1,31 ± 0,244)
20g6,7(T_2 = 1,34 ± 0,20136)

Phát biểu định cách thức về khối lượng của bé nhấp lên xuống 1-1 xê dịch cùng với biên độ nhỏ:

Con nhấp lên xuống đối chọi xấp xỉ cùng với biên độ nhỏ ((α Chiều nhiều năm l (cm)Thời gian t = 5TChu kì T (s)(T^2 (s^2))(fracT^2l(s^2cm))(l_1 = 45cm)(t_1 = 6,55 ± 1,22)(T_1 = 1,31 ± 0,244)(T_1^2 = 1,716 ± 0,06)(0,038 ± 1,3.10^-3)(l_2 = 40cm)(t_2 = 6,3 ± 1,02)(T_2 = 1,26 ± 0,204)(T_2^2 = 1,588 ± 0,042)(0,0397 ± 1,05.10^-3)(l_3 = 35cm)(t_3 = 5,87 ± ,024)(T_3 = 1,174 ± 0,2048)(T_3^2 = 1,378 ± 0,042)(0,0394 ± 1,2.10^-3)

Căn uống cứ đọng các kết quả đo với tính được theo bảng 6.3, vẽ vật thị màn biểu diễn sự phụ thuộc của T với l cùng thiết bị thị phụ thuộc của (T^2) vào l.

*

*

Nhận xét:

a. Đường trình diễn T = f(l) bao gồm dạng cong lên cho biết rằng: Chu kỳ xê dịch T dựa vào đồng biến tỉ trọng cùng với cnạp năng lượng bậc hai độ lâu năm nhỏ rung lắc đối chọi.

Đường màn biểu diễn (T^2 = f(l)) bao gồm dạng mặt đường trực tiếp qua nơi bắt đầu tọa độ cho biết thêm rằng: bình phương chu kỳ xấp xỉ (T^2) tỉ lệ với độ nhiều năm nhỏ lắc đối chọi . (T^2 = kl), suy ra (T = asqrtl).

– Phát biểu định phép tắc về chiều dài của nhỏ lắc đối kháng.

“Chu kỳ xấp xỉ của con nhấp lên xuống solo xấp xỉ cùng với biên độ nhỏ dại , tại cùng một khu vực ,không dựa vào vào khối lượng và biên độ giao động của nhỏ lắc mà tỉ trọng với cnạp năng lượng bậc hai của độ lâu năm của bé rung lắc, theo công thức:

(T = asqrtl), với (a = sqrtk), trong những số đó a là thông số góc của đường màn trình diễn (T^2 = f(l)).

b. Công thức lý thuyết về chu kì xê dịch của nhỏ lắc đơn giao động với biện độ (nơi bắt đầu lệch) nhỏ:

(T = 2πsqrtfraclg)

đã có được nghiệm đúng, với tỉ số: (frac2πsqrtg = a ≈ 1,98)

Từ kia tính được vận tốc trong trường tại địa điểm làm thí nghiệm:

(g = frac4π^2a^2 = 10 (m/s^2))

4. Xác định phương pháp về chu kỳ luân hồi giao động của nhỏ nhấp lên xuống đơn

Từ các kết quả thực nghiệm suy ra: Chu kỳ giao động của nhỏ rung lắc solo dao động cùng với biên độ nhỏ tuổi không phụ thuộc vào khối lượng và biên độ giao động của con lắc nhưng mà tỉ trọng với căn bậc hai của chiều dài l bé lắc 1-1 với tỉ trọng nghịch với căn bậc hai của vận tốc rơi từ bỏ chính bới nơi làm phân tách, hệ số tỉ lệ thành phần bằng: (frac2πsqrtg)

Vậy (T = 2πsqrtfraclg)

Câu Hỏi Và Bài Tập

Bài 1 (trang 32 SGK Vật Lý 12): Dự đoán thù xem chu kì dao động T của một nhỏ lắc đối chọi phụ thuộc vào đều đại lượng đặc thù l, m, α của chính nó như thế nào? Làm phương pháp nào để soát sổ từng dự đoán kia bằng thí nghiệm?

Lời giải:

Dự đoán thù chu kì T của nhỏ rung lắc solo phụ thuộc vào phần đông đại lượng đặc trưng chiều nhiều năm l, khối lượng đồ vật nặng trĩu m, biên độ góc (α_0).

Để đánh giá từng dự đoán thù kia, ta bắt buộc triển khai xem sét biến đổi một đại lượng và giữ ko đổi nhì đại lượng còn sót lại.

Bài 2 (trang 32 SGK Vật Lý 12): Chu kì giao động của bé nhấp lên xuống đơn gồm nhờ vào vào chỗ làm thể nghiệm hay không? Làm phương pháp làm sao để phát hiện điều này bởi thí nghiệm?

Lời giải:

Dự đoán thù chu kì dao động của con nhấp lên xuống đơn phụ thuộc vào vào khu vực làm cho thí nghiệm, để kiểm bệnh dự đoán đó, ta yêu cầu triển khai nghiên cứu cùng với con lắc gồm chiều lâu năm không thay đổi tại phần đa nơi khác nhau.

Bài 3 (trang 32 SGK Vật Lý 12): cũng có thể đo chu kì con nhấp lên xuống đối chọi gồm chiều lâu năm l Crúc ý:

– Vẽ thứ thị: Cnạp năng lượng cứ vào tác dụng đo cần lựa chọn tỉ trọng xích thích hợp nhằm vẽ vật dụng thị đến đúng đắn.

– Tính không đúng số cùng ghi kết quả:

+ Sai số của l là Δl = 1milimet = 0,1cm = 0,001m (với một chữ số Tức là 1), buộc phải chiều lâu năm l bắt buộc mang bậc thập phân tương xứng, ví dụ l: 40cm ghi quý giá là l = 40,1centimet tuyệt 0,400m…

+ Nếu cần sử dụng sản phẩm đếm thời gian hiện tại số thì sai số của t là Δt = 0,01s (khi sử dụng thang đo 99,99s)

(Nếu dùng đồng bnóng giây thì không nên số của t là Δt = 0,21s (tức là lấy nhị chữ số Tức là 21), nên thời gian t nên đem bậc thập phân tương xứng (2 chữ số thập phân), ví dụ t = 10,125… s ghi là 10,12s))

+ Sai số của chu kì T là (ΔT = fracΔtn), ví như n = 1 (đo thời hạn một dao động) thì ΔT = Δt = 0,01s. Khi tính ΔT đem 1 chữ số Tức là T cũng rước bậc thập phân tương xứng. Ví dụ: ghi T = 1,33s.

+ Sai số của (T^2) là (Δ(T^2) = T^2(2fracΔTT) = 2T.ΔT), Lúc tính không đúng số của (T^2) lấy 1 chữ số bao gồm nghĩa với tính (T^2) cũng đem bậc thập phân tương ứng. lấy một ví dụ, Lúc (T = 1,33s ⇒ T^2 = 1,7689s^2) với tính không đúng số (Δ(T^2) = 0,0266s^2) thì ghi tác dụng là: (Δ(T^2) = 0,02s^2, T^2 = 1,76s^2). Sai số này cũng ghi vào bảng 6.3.

+ Sai số của (fracT^2l) là (Δ(fracT^2l) = fracT^2l(frac2ΔTT + fracΔll) ≈ frac2T.ΔTl = fracΔ(T^2)l) (vày (fracΔll) vô cùng nhỏ tuổi, ta bỏ qua), khi tính không nên số của (fracT^2l) lấy 1 chữ số gồm nghĩa với tính (fracT^2l) cũng mang bậc thập phân tương ứng.

Ví dụ: Lúc (T = 1,33s, l = 0,450m ⇒ fracT^2l = 3,9308s^2/s) cùng (Δ(fracT^2l) = 0,0591s^2/m) thì chỉ ghi công dụng là: (Δ(fracT^2l) = 0,05s^2/m) và (fracT^2l = 3,93s^2/m) Sai số này cũng ghi vào bảng 6.3.