آزمایش جرم و فنر

آزمایش جرم و فنر

شاید شما تا هم کنون آونگ ساعتهای دیواری را دیده باشید که، مداوم به چپ و راست حرکت می کنند و یک حرکت تکراری را به نمایش می گذارند. به حرکتهایی که در زمانهای مساوی از هر نظر تکرار می شوند، حرکتهای تناوبی می گویند. همچنین به زمانی که طی آن یک نوسانگر، نظیر همان آونگ ساعت، یک حرکت کامل را به انجام برساند، دوره تناوب گفته می شود. در علم فیزیک مطالعه حرکتهای تناوبی از اهمیت بسیاری برخوردار است. اغلب پدیده های طبیعی از آثار تناوبی به وجود می آیند، در بعضی از حرکتهای تناوبی مانند نوسانهای یک فنر و یک یک آونگ دوره تناوب به گونه ای است که می توانیم به سادگی تناوبی بودن حرکت را مشاهده کنیم. اما زمان تناوب بسیاری از حرکتهای تناوبی چنان کم است که به آشکار سازها و نمایشگرهای دقیقی نیاز است. برای نمونه، می توانیم از صوت، نور و الکتریسیته نام ببریم که به نوعی از آثار تناوبی ناشی می شوند.

در این آزمایش می توانیم یک حرکت تناوبی را در یک دستگاه نوسان کننده، که شامل یک فنرو وزنه است مشاهده کنیم و زمان تناوب آن را اندازه گیری نماییم. اما در آغاز باید سختی فنر را محاسبه نموده لازم به ذکر است که فنر و جنس آن، از اهمیت بالایی برخوردار است. فنرهایی که قابل استفاده اند، فنرهایی هستند که، با افزایش نیروئی ثابت، تغییر طول ثابتی در آنها دیده می شود. به عبارت دیگر نیروی وارد به فنر با تغییر طول آن متناسب است.بنابراین می توانیم به فرمولی به شکل زیر برسیم: که در آنK ، ثابت فنر نامیده می شود:

F=K.X

برای انجام آزمایش یک فنر، وزنه های 50 و 100و 200 گرمی یک پایه و یک گیره، خط کش مدرج و یک ساعت با ثانیه شمار دقیق مهیا کنید، حال فنر را از گیره بالای پایه آویزان، سپس طول فنر را اندازه بگیرید. در این مرحله وزنه ای (مثلا یک وزنه پنجاه گرمی) به فنر آویخته وطول فنر را مجددا اندازه بگیرید. حال اختلاف در طول فنر را به صورت دقیق محاسبه نمایید. وپس از انجام این آزمایش با وزنه های مختلف نتیجه ها را در جدولی ثبت کنید! سپس اندازه وزنه ها را روی یک محور قائم و طول را با مقیاس مناسب روی یک محور افقی ببرید و نمودار تغییرات F را بر حسب X ترسیم نمایید.

حال یکبار به کمک نتیجه های به دست آمده در جدول و بار دیگر از روی شیب نمودار میانگین K را به دست آورید! اگر آزمایش را به صورت دقیق به انجام برسانید، متوجه خواهید شد که ضریب ثابت (K) به دست خواهد آمد. شما می توانید این آزمایش را با فنرهای متفاوت، از نظر اندازه و میزان سختی تکرار نمایید و ضراب ثابت K را بدست بیاورید! نسبت ثابت K برای بدست آوردن زمان تناوب یک فنر بسیار مهم است.

آزمایش جرم و فنر

مطالب مشابه :

فصل سیزدهم:جریان متناوب

درس چهارم(دوره تناوب)

اندازه گیری ثابت کشسانی فنر ( k ) و مطالعه حرکت نوسانی فنر

تناوب:

آزمایش جرم و فنر

آزمایش هایی با آونگ ساده

تناوب چیست ؟

آز فيزيك 2 - اسيلوسكوپ