............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
c. Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài đối với chu kỳ của con lắc đơn
*Khảo sát con lắc đơn có chiều dài l 1 ; khối lượng giữ không đổi:
st
t
Chiều dài dây l
l l l [m]
Thời gian
20 dao
động
t [s]
Chu kì
20 t T [s]
Giá trị trung bình
T T T [s] Gia trị trung bình
g = g g [m/s 2 ]
1
2
3
4
5
*Khảo sát con lắc đơn có chiều dài l 2 ; khối lượng giữ không đổi:
st
t
Chiều dài dây l
l l l [m]
Thời gian
20 dao
động
t [s]
Chu kì
20
t
T
[s]
Giá trị trung bình
T T T [s]
Gia trị trung bình
g = g g [m/s 2 ]
1
2
3
4
5
*Kết luận về chiều dài của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
* CHÚ Ý: CÁC CÔNG THỨC DÙNG TRONG BÀI THỰC HÀNH
1. Tính giá trị trung bình của chu kì dao động:
1 2 3 4 5
5
T T T T T
T
và xác định sai số tuyệt đối cực đại
T max T Ti
. Sai số chủ quan là 0,2s và độ chia nhỏ nhất của đồng hồ đo thời gian hiện số là 0,01s. Nên sai
số của phép đo là
T T max 0,2 0,01 T max0,
Kết quả: T T T
2. Chiều dài dây l l l [m] với l 0,01[m]
3. Xác định gia tốc trọng trường g bằng con lắc đơn số 4 theo công thức [1]:
-Giá trị trung bình:
2
4 2
T
l
g
[m/
s 2
].
- Sai số tuyệt đối:
T
T
l
l
g g
max
. 2
[m/
2
s ].
- Kết quả phép đo: g = g g [m/
s 2
].
Khảo sát thực nghiệm để tìm ra ảnh hướng của biên độ khối lượng, chiều dài con lắc đơn đối với chu kì dao động. Từ đó tìm ra công thức tính chu kì dao động và ứng dụng tính gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.
II. Dụng cụ thí nghiệm
Ba quả nặng có móc treo 50g; một sợi dây mảnh dài 1m; một giá thí nghiệm dùng treo con lắc đơn, có cơ cấu điều chỉnh chiều dài con lắc đơn; một đồng hồ bấm giây [sai số không quá 0,2s] hoặc đồng hồ đo thời gian hiện số có cổng quang điện; một thước 500mm; một tờ giấy kẻ ô milimet [hoặc giấy kẻ ô vuông].
III. Tiến thành thí nghiệm
1. Chu kì dao động T của con lắc đơn phụ thuộc vào biên độ dao động như thế nào?
Chọn quả nặng có khối lượng m=50g, mắc vào đầu tự do của sợi dây mảnh không dãn treo trên giá thí nghiệm để tạo thành con lắc đơn. Điều chỉnh chiều dài con lắc đơn [tính từ điểm treo cố định đến trọng tâm của quả nặng] đúng bằng 50 cm.
Kéo quả nặng lệch khỏi vị trí cân bằng một khoảng A=3cm cho dây treo con lắc nghiêng đi một góc a so với phương thẳng đứng rồi thả cho nó tự do dao động. Đo thời gian t con lắc thực hiện 10 dao động toàn phần và ghi kết quả đỏ vào bảng 6.1
Thực hiện phép đo trên với các giá trị khác nhau của biên độ A [A=3,6,9,18 cm] rồi ghi tiếp các kết quả đo vào bảng 6.1
\=> Định luật về chu kì của con lắc đơn với dao động với biên độ nhỏ: Con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ thì coi là dao động điều hòa, chu kì dao động của con lắc đơn khi đó không phụ thuộc vào biên độ dao động.
2. Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào khối lượng m của con lắc như thế nào?
Mắc thêm các quả nặng để thay đổi khối lượng của con lắc đơn [m=50,100,150g], đồng thời điều chỉnh độ dài dây treo để giữu độ dài l của con lắc đơn không thay đổi vẫn đúng bằng 50 cm [lưu ý rằng khi thay đổi hoặc thêm bớt quả nặng thì trọng tâm của m thay đổi]. Đo thời gian t con lắc thực hiện 10 dao động toàn phần với biên độ đủ nhỏ [xác định theo kết quả đo trên bảng 6.1] ứng với mỗi trường hợp, rồi ghi kết quả vào bảng 6.2
Từ bảng số liệu ta suy ra định luật về khối lượng của con lắc đơn dao động nhỏ [ góc a 11 dao động.
b] Câu hỏi và bài tập cuối sách
1. Để kiểm tra từng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm thay đổi một đại lượng và giữ không đổi hai đại lượng còn lại.
2. Dự đoán chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm, để kiểm chứng dự đoán đó, ta cần tiến hành thí nghiệm với con lắc có chiều dài không đổi tại những nơi khác nhau.
3. Không thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài nhỏ hơn 10cm vì khi đó kích thước của quả nặng là đáng kể so với chiều dài dây, do đó khó tạo ra dao động với biên độ nhỏ dẫn đến khó đo chu kì T.
4. Dùng con lắc dài để xác định gia tốc trọng trường g cho kết quả chính xác hơn khi dùng con lắc ngắn vì sai số tỉ đối
Trên đây là tất cả về đáp án báo cáo thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn