ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5
Тема. Дослідження коливань нитяного маятника
Мета: переконатися на досліді, що період коливань нитяного маятника не залежить від амплітуди його коливань і маси тягарця, проте залежить від довжини нитки.
Обладнання: інтерактивна симуляція PhET (важок змінної маси; нитка змінної довжини; лінійка; транспортир; секундомір).
Хід роботи
Підготовка до експерименту
1. Перед тим як виконувати роботу, переконайтеся, що ви знаєте відповіді на такі запитання:
1) Що називають амплітудою коливань?
2) За якою формулою обчислюють період коливань? Яка одиниця вимірювання періоду коливань?
2. Перейдіть за посиланням або QR-кодом, натисніть кнопку Лабораторія та налаштуйте параметри як показано на рисунку:https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum-lab/latest/pendulum-lab_uk.html
Експеримент. Опрацювання результатів експерименту
Результати всіх вимірювань відразу заносьте до таблиць
1. Дослідіть залежність періоду коливань маятника від його амплітуди. Для цього:1) встановіть довжину маятника 1 м; відхиливши маятник на кут 10° від положення рівноваги і відпустивши, виміряйте час, за який маятник виконає 20 коливань; визначте період коливань;
2) повторіть досліди, збільшивши кут до 20° та 30°; для кожного досліду визначте період коливань;
Таблиця 1
| Номер досліду | Довжина нитки  | Маса маятника  | Кут відхилення | Число коливань  | Час коливань  | Період коливань  |
| 1 | 1 | 1 | 10° | | | |
| 2 | 1 | 1 | 20° | | | |
| 3 | 1 | 1 | 30° | | | |
3) зробіть висновок щодо залежності періоду коливань маятника від його амплітуди.
2. Дослідить залежність періоду коливань маятника від його маси. Для цього:
1) повторіть досліди, встановивши масу маятника: 0,5 кг; 1 кг; 1,5 кг; кут має становити 10°; для кожного досліду визначте період коливань.
Результати другого досліду запишіть з першої таблиці
Таблиця 2
| Номер досліду | Довжина нитки | Маса маятника | Кут відхилення | Число коливань | Час коливань | Період коливань |
| 1 | 1 | 0,5 | 10° | | | |
| 2 | 1 | 1 | 10° | | | |
| 3 | 1 | 1,5 | 10° | | | |
2) зробіть висновок щодо залежності періоду коливань маятника від його маси.
3. Дослідіть залежність періоду коливань маятника від його довжини. Для цього:
1) повторіть досліди, встановивши довжину нитки маятника: 1 м; 0,5 м; 0,25 м; кут має становити 10°; для кожного досліду визначте період коливань
Результати першого досліду запишіть з першої таблиці
Таблиця 3
| Номер досліду | Довжина нитки | Маса маятника | Кут відхилення | Число коливань | Час коливань | Період коливань |
| 1 | 1 | 1 | 10° | | | |
| 2 | 0,5 | 1 | 10° | | | |
| 3 | 0,25 | 1 | 10° | | | |
2) зробіть висновок щодо залежності періоду коливань маятника від його довжини.
Аналіз експерименту та його результатів
Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) які величини ви навчилися вимірювати; 2) які чинники вплинули на точність одержаних результатів; 3) чи залежить період коливань маятника від амплітуди коливань, маси тягарця, довжини маятника.
Контрольні запитання
1. Чому для визначення періоду коливань визначають час, за який маятник здійснює 20 коливань, а не безпосередньо визначають час одного коливання?
2. Поясніть, чи зміниться період коливань гойдалки, якщо замість двох хлопців на неї сядуть четверо?
3. Не виконуючи вимірювань, визначте період коливань маятника завдовжки 4 м, амплітуда коливань якого 10 см, а маса – 300 г. Вважайте, що маятник розташований у тому самому кабінеті, де ви виконували лабораторну роботу. Свою відповідь обґрунтуйте.