Meedialabor: Vedrupendel (0)

ML Vedrupendel.docx



Töö eesmärk: ● Õpilane teab milline on vedrupendelpendel. ● Õpilane oskab määrata verdupendli perioodi ja sagedust. Simulatsioon: https://phet.colorado.edu/sims/html/masses-and-springs-basics/latest/masses-and-springs-basi cs_en.html Teoreetiline osa: Võnkuva süsteemi füüsikalist mudelit nimetatakse pendliks. Kõige sagedamini kasutatavateks mudeliteks on matemaatiline pendel, füüsikaline pendel ja vedrupendel. Kõiki pendleid iseloomustab isokroonsus ehk võime võnkeamplituudi muutumisel võnkeperioodi säilitada. Vedrupendliks nimetatakse absoluutselt elastse vedru otsa riputatud punktmassi. Võnkumist põhjustab siin elastsusjõu ja raskusjõu vaheline vastastikmõju. Ideaalset vedrupendlit ei ole olemas, sest absoluutselt elastset vedru ei eksisteeri. Kuid väikese võnkeampliduudi korral sõltub pendli periood vedru elastsustegurist ja kuulikese massist: 𝑇 = 2π 𝑚 𝑘  ,                                                                        (1) kus m- kuulikese mass [1 kg] ja k- vedru elastsustegur [1 N/m]. Katse käik: 1) Ava simulatsioon ja vali kolmas aken “Lab”. Paremal üleval pane linnuke kastikestesse “Unstretched Length” ja “Resting Position”. Tõsta paremal kõige alumisest hallist kastikesest välja sinine stopper.


2) Vali ülevalt “Spring Sternght 1” liugurilt vedru elastsus ja kirjuta see “Mõõtmistulemuste” all toodud tabelisse. NB! Liuguril vali asend ja vastvalt asendile kirjuta selle labori lõpus olevast tabelist välja elastsustegur. 3) Pane verdu otsa raskus. Nüüd tõsta see raskus nii ülesse või venita alla, et sa näeksid kogu rohelist joont. Kui sa nüüd raskuse lahti lased, siis peaks see võnkuma hakkama. 4) Kui raskus on amplituud asendis, siis pane stopperis aeg tööle. Loenda kokku 10 täisvõnget ja siis pane stopper seisma. Saadud aeg jaga kümnega, et saada periood. Kanna see sama tabeli lahtrisse “T”. 5) Arvuta vastavalt valemile (1) vedrupendli periood ja kanna see sama tabeli lahtrisse “Tarv”. 6) Teosta kokku 7 mõõtmist, kus muudad kas keha massi, vedru elastsustegurit või mõlemat. Täida antud tabel. 𝑇 = 2π 𝑚 𝑘  ,                                                                         Mõõtmistulemused: Tabel: Vedrupendli perioodi uurimine Katse nr Vedru jäikus k (N/m) Mass m (kg) Periood T (s) Arvutatud periood Tarv (s) 1 7 0,1 0,751 0,751 2 8 0,1 0,702 0,702 3 9 0,1 0.662 0,662 4 10 0,1 0,628 0,628 5 7 0,2 1,062 1,062 6 7 0,25 1,189 1,187 7 7 0,3 1,303 1,301


Analüüs: 1) Kas katse võib lugeda õnnestunuks? Põhjenda. Katse võib lugeda õnnestunuks, sest Periood T(s) ja Arvutatud periood Tarv(s) puhul tulid ühtsed vastused. 2) Muudke vedru pendli amplituudi. Kas sellest muutus pendli periood? Kui jätta pendli mass samaks ning muuta vedru elastsustegurit, siis muutub vedru pendli amplituud ning koos sellega ka pendli periood. 3) Mõõdke pendli periood kui elastsus liugur on asendis 1 ja mass on 100 g. Kui nüüd suurendada elastsus asendisse 7 ja mass 300 g. Kas periood jäi samaks? Põhjenda. Antud:               Lahendus: k1= 3 N/m m1=0,1kg k2=9 N/m m2=0,3kg T1 ja T2=? Vastus: T1 ja T2=1,147 s , seega periood jäi samaks. Kui suurensada elastsust ja massi sama arv korda, siis periood ei muutu, sama reegel kehtib ka matemaatikas murdude puhul(murru lugeja ja nimetaja korrutamisel ühe ja sama nullist erineva arvuga murru väärtus ei muutu). Verdu elastsustegurite tabel: Liuguri asend Vedru elastsustegur k (N/kg) 1 „Small” 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9


8 10 9 11 10 „Lots” 12