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

Giải bài Tập trang bị Lý Lớp 12

Chương I: Dao Động Cơ

Bài 6: Thực Hành khảo sát điều tra Thực Nghiệm những Định qui định Dao Động Của nhỏ Lắc Đơn

Nội dung bài học tập này những em sẽ tiến hành ôn lại tổng thể kiến thức lí thuyết về chu kì giao động của bé lắc đơn. Cạnh bên đó, giúp những em phát hiện ra một định khí cụ vật lí, và biết phương pháp ứng dụng hiệu quả để đo gia tốc để khẳng định gia tốc trọng trường tại khu vực thí nghiệm. Qua bài bác học, những em sẽ tiến hành rèn luyện tài năng thực hành, luyện tập khéo léo các thao tác, trung thực, tự tin, đam mê mày mò khoa học.

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 gần kề thực nghiệm để phát hiện tác động của biên độ, khối lượng, chiều lâu năm của bé lắc đơn đối với chu kì xê dịch T, từ đó tìm ra phương pháp tính chu kì (T = 2πsqrtfraclg) và ứng dụng vận tốc trọng trường g tại địa điểm làm thí nghiệm.

II. Phép tắc thí nghiệm

Gồm:

Bộ ba quả nặng một số loại 50gSợi dây mảnh không giãn dài khoảng 1mGiá thí nghiệm cần sử dụng treo nhỏ lắc solo có tổ chức cơ cấu điều chỉnh chiều nhiều năm của nhỏ lắc đơn.Đồng hồ nước bấm giây (sai số ± 0,2s) hoặc đồng hồ đeo tay hiện số bao gồm cổng quang điện.Một thước đo chiều dài khoảng tầm 500mm.Một tờ giấy kẻ ô milimet.III. Triển khai thí nghiệm

1. Chu kì xê dịch T của bé lắc đơn nhờ vào vào biên độ dao động như thế nào?Tiến hành:

– Quả nặng 50g, chiều dài nhỏ lắc solo 50cm; kéo nhỏ lắc lệch ngoài vị trí thăng bằng biên độ A = 3cm.

– Đo thời gian con lắc thực hiện 10 dao động toàn phần (mỗi lần đo thời gian, ta đo tái diễn 5 lần, rồi mang giá trung bình)

– tiến hành phép đo trên với các giá trị không giống nhau của biên độ A (A = 3, 6, 9, 18cm)

Ghi kết 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 rút ra định nguyên lý về chu kì của bé lắc đơn xấp xỉ với biên độ nhỏ.

Định luật: bé lắc đơn giao động với biên độ nhỏ ((α m (g)Thời gian 10 xê dịch 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 lý lẽ về trọng lượng của con lắc 1-1 dao động nhỏ ((α 10^0)) không dựa vào vào khối lượng của con lắc.

3. Chu kì xê dịch T của nhỏ lắc đơn dựa vào vào chiều lâu năm của con lắc như thế nào?

– Dùng bé lắc đối kháng có trọng lượng là 50g, chiều nhiều năm là 50cm, Đo thời gian 10 xê dịch để xác định chu kì (T_1)

– đổi khác chiều dài nhỏ lắc đơn, giữ nguyên khối lượng, đo thời hạn 10 dao động để tính chu kì (T_2) và (T_3)

Bảng 6.3:


Chiều nhiều 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 gia dụng thị màn biểu diễn sự nhờ vào của T vào l. Rút ra nhận xét

– Vẽ vật dụng thị trình diễn sự dựa vào của (T_2) vào l. Rút ra thừa nhận xét

– phát biểu định vẻ ngoài về chiều lâu năm của bé lắc đơn.

4. Kết luận:

a. Từ các tác dụng nhận được sinh sống trên suy ra: Chu kỳ xấp xỉ của nhỏ lắc đơn với biên độ nhỏ, tại cùng một nơi, không dựa vào vào cân nặng và biên độ dao động của con lắc nhưng mà tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài của con lắc theo công thức: (T = asqrtl)

Trong đó tác dụng thí nghiệm đến ta quý hiếm a = 2,032

b. Theo công thức lí thuyết về chu kỳ xê dịch của con lắc đơn giao động với biên độ nhỏ:

(T = 2πsqrtfraclg (*))

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

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

c. Tính gia tốc trọng ngôi trường g tại chỗ làm thử nghiệm theo quý hiếm a thu được từ thực nghiệm.

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

Báo Cáo Thực Hành Khảo gần cạnh Thực Nghiệm những Định phương tiện Dao Động Của bé Lắc Đơn

I. Mục Đích Thực Hành

Phát hiện tác động của biên độ, khối lượng, chiều dài nhỏ lắc đơn so với chu kỳ giao động T. Từ kia tìm ra bí quyết ()(T = 2π sqrtfraclg) và áp dụng tính tốc độ trọng ngôi trường g tại vị trí làm thí nghiệm.

II. Cửa hàng Lý Thuyết

1. Bé lắc 1-1 có cấu tạo như nuốm nào? Chiều dài l của con lắc đơn được đo như thế nào?

Trả lời: bé lắc 1-1 có cấu tạo bao gồm một vật nhỏ dại có trọng lượng m được treo sinh sống đầu của một sợi dây ko dãn, khối lượng không đáng kể, dài l. Chiều nhiều năm 1 rất lớn so với kích cỡ quả cầu. Chiều nhiều năm của con lắc được xác định bằng cách đo khoảng cách từ điểm treo cố định đến trung tâm của trái nặng.

Chiều dài l của nhỏ lắc đơn được đo bởi thước đo của giá chỉ thí nghiệm dùng treo nhỏ lắc đối kháng có cơ cấu tổ chức điều chỉnh chiều dài nhỏ lắc đơn.

2. đề xuất làm cầm cố nào nhằm phát chỉ ra sự nhờ vào của chu kì xê dịch T của con lắc đơn giao động với biên độ nhỏ dại vào biên độ dao động?

Trả lời: đổi khác biên độ dao động giữ nguyên các yếu đuối tố khác quan tiếp giáp sự thay đổi chu kì T ( ví như không chuyển đổi thì minh chứng T không nhờ vào vào A). Hoặc đề bài cho sự chuyển đổi của các đại lượng như chiều dài, độ cao, nhiệt độ… thì chu kì gắng đổi.

3. Để phát hiện nay sự phụ thuộc chu kỳ giao động T của con lắc đơn xấp xỉ với biên độ nhỏ dại vào chiều dài bé lắc đối chọi ta khảo sát chu kỳ giao động T của bé lắc đơn với chiều nhiều năm tăng dần, tất cả 3 trường hợp hoàn toàn có thể xảy ra:

+ l tăng thì T giảm+ l tăng thì T không thay đổi hay không nhờ vào T+ l tăng thì T tăng

4. Làm phương pháp nào để xác định chu kì T với không nên số ΔT = 0,02s lúc dùng đồng hồ đeo tay có kim giây? cho biết thêm sai số khi dùng đồng hồ này là ± 0,2s (gồm không đúng số nhà quan lúc biết và sai số dụng cụ).

Trả lời: ko đo thời gian của một chu kì nữa, mà hãy đo thời gian thực hiện nhiều chu kỳ, càng các càng tốt. Khi ấy sai số của một chu kỳ luân hồi sẽ giảm.

Với trường thích hợp của bạn, nếu bỏ qua các loại sai số khác (chỉ gồm sai số do qui định đo của khách hàng thôi) thì số chu kỳ cần đo trong một đợt là:

(n = fracT_đcT = 10) chu kỳ

Cách khác: Trong quá trình đo t của đồng hồ thời trang kim giây bao gồm sai số là 0,2s bao gồm sai số chủ quan khi bấm cùng sai số dụng cụ nên (Δ_t = n.Δ_T = 0,2 + 0,02 = 0,22s), do đó cần đo số xê dịch toàn phần N > 11 dao động.

Xem thêm: Đọc Truyện Cô Nàng Xui Xẻo Tập 2 Chương Mới Nhất, 0 Cô Nàng Xui Xẻo Tập 2

III. Kết Quả

1. Khảo sát ảnh hưởng của biên độ dao động so với chu kì T của bé lắc đơn.

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

– tuyên bố định điều khoản về chu kì của con lắc đơn giao động với biện độ nhỏ:

Trả lời: bé lắc đơn dao động với biên độ nhỏ ((α > 10^0)) thì xem như là dao cồn điều hòa, chu kỳ của con lắc lúc đó không nhờ vào vào biên độ dao động.

2. Khảo sát tác động của cân nặng m nhỏ lắc so với chu kỳ T

Với độ lâu năm l = 45(cm) ko đổi:

– nhỏ lắc (m_1= 50g) có chu kỳ luân hồi (T_1 = 1,31 ± 0.044)

– bé lắc (m_2= 20g) có chu kỳ luân hồi (T_2 = 1.34 ± 0.00136)

Bảng kết quả: (m = 50g, m= 20g)


m (gam)Thời gian 5 xấp xỉ 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 pháp luật về trọng lượng của bé lắc đơn xê dịch với biên độ nhỏ:

Con nhấp lên xuống đơn dao động với biên độ nhỏ dại ((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 cứ các tác dụng đo với tính được theo bảng 6.3, vẽ đồ thị màn trình diễn sự nhờ vào của T cùng l với đồ thị phụ thuộc vào của (T^2) vào l.

*

*

Nhận xét:

a. Đường biểu diễn T = f(l) tất cả dạng cong lên cho biết rằng: Chu kỳ dao động T phụ trực thuộc đồng biến tỉ lệ thành phần với căn bậc hai độ dài bé lắc đơn.

Đường màn trình diễn (T^2 = f(l)) bao gồm dạng đường thẳng qua gốc tọa độ cho biết rằng: bình phương chu kỳ dao động (T^2) tỉ lệ với độ dài bé lắc đơn . (T^2 = kl), suy ra (T = asqrtl).

– tuyên bố định mức sử dụng về chiều nhiều năm của con lắc đơn.

“Chu kỳ giao động của nhỏ lắc đơn giao động với biên độ nhỏ , tại cùng một khu vực ,không dựa vào vào khối lượng với biên độ xê dịch của con lắc mà tỉ lệ thành phần với căn bậc hai của độ nhiều năm của nhỏ lắc, theo công thức:

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

b. Công thức định hướng về chu kì xê dịch của con lắc đơn xấp xỉ với biện độ (gốc lệch) nhỏ:

(T = 2πsqrtfraclg)

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

Từ đó tính được tốc độ trong ngôi trường tại chỗ làm thí nghiệm:

(g = frac4π^2a^2 = 10 (m/s^2))

4. Khẳng định công thức về chu kỳ giao động của con lắc đơn

Từ các kết quả thực nghiệm suy ra: Chu kỳ xê dịch của con lắc đơn giao động với biên độ nhỏ dại không phụ thuộc vào vào khối lượng và biên độ xê dịch của bé lắc mà lại tỉ lệ với căn bậc hai của chiều dài l bé lắc 1-1 và tỉ lệ thành phần nghịch cùng với căn bậc hai của vận tốc rơi tự do tại nơi làm cho thí nghiệm, hệ số tỉ lệ bằng: (frac2πsqrtg)

Vậy (T = 2πsqrtfraclg)

Câu Hỏi Và bài xích Tập

Bài 1 (trang 32 SGK đồ dùng Lý 12): dự kiến xem chu kì xấp xỉ T của một bé lắc đơn dựa vào vào phần đa đại lượng đặc trưng l, m, α của nó như thế nào? Làm bí quyết nào để bình chọn từng dự kiến đó bởi thí nghiệm?

Lời giải:

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

Để chất vấn từng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm biến đổi một đại lượng và giữ không đổi hai đại lượng còn lại.

Bài 2 (trang 32 SGK trang bị Lý 12): Chu kì dao động của bé lắc đơn có phụ thuộc vào khu vực làm thí nghiệm tốt không? Làm cách nào nhằm phát hiện điều đó bằng thí nghiệm?

Lời giải:

Dự đoán chu kì giao động của nhỏ lắc đơn nhờ vào vào khu vực làm thí nghiệm, nhằm kiểm chứng dự kiến đó, ta cần triển khai thí nghiệm với bé lắc tất cả chiều nhiều năm không đổi tại mọi nơi khác nhau.

Bài 3 (trang 32 SGK đồ Lý 12): có thể đo chu kì nhỏ lắc đối kháng có chiều nhiều năm l Chú ý:

– Vẽ vật thị: căn cứ vào kết quả đo buộc phải chọn tỉ trọng xích thích hợp để vẽ vật thị cho bao gồm xác.

– Tính sai số với ghi kết quả:

+ không nên số của l là Δl = 1mm = 0,1cm = 0,001m (với 1 chữ số tức là 1), phải chiều dài l đề nghị lấy bậc thập phân tương ứng, lấy ví dụ như l: 40cm ghi quý hiếm là l = 40,1cm tuyệt 0,400m…

+ Nếu dùng máy đếm thời gian hiện số thì không đúng số của t là Δt = 0,01s (khi dùng thang đo 99,99s)

(Nếu cần sử dụng đồng bấm giây thì sai số của t là Δt = 0,21s (tức là đem hai chữ số có nghĩa là 21), nên thời hạn t bắt buộc lấy bậc thập phân tương ứng (2 chữ số thập phân), lấy ví dụ như t = 10,125… s ghi là 10,12s))

+ sai số của chu kì T là (ΔT = fracΔtn), trường hợp n = 1 (đo thời hạn một dao động) thì ΔT = Δt = 0,01s. Khi tính ΔT lấy 1 chữ số tức là T cũng lấy bậc thập phân tương ứng. Ví dụ: ghi T = 1,33s.

+ không đúng số của (T^2) là (Δ(T^2) = T^2(2fracΔTT) = 2T.ΔT), lúc tính sai số của (T^2) lấy 1 chữ số bao gồm nghĩa với tính (T^2) cũng rước bậc thập phân tương ứng. Ví dụ, khi (T = 1,33s ⇒ T^2 = 1,7689s^2) cùng tính không nên số (Δ(T^2) = 0,0266s^2) thì ghi kết quả là: (Δ(T^2) = 0,02s^2, T^2 = 1,76s^2). Không đúng số này cũng ghi vào bảng 6.3.

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

Ví dụ: lúc (T = 1,33s, l = 0,450m ⇒ fracT^2l = 3,9308s^2/s) và (Δ(fracT^2l) = 0,0591s^2/m) thì chỉ ghi tác 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.