Xác nhận lại câu nói: ”Chu kỳ của con lắc đơn không phụ thuộc vào khối lợng của con lắc”, xác định mức độ tơng ứng giữa giá trị chu kỳ đo đợc bằng thực nghiệm TE và giá trị chu kỳ con lắc đơn tính bởi lý thuyết TT .
Chú ý: Trong khi làm thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của chu kỳ con lắc đơn vào khối lợng có những đại lợng khác trong công thức (14.4) cũng có thể thay đổi (L và g) nhng do g là không đổi tại một điểm trên trái đất, do vậy ta nên giữ giá trị L là không đổi trong suốt quá trình làm thí nghiệm.
Hình 14.2
1. Đo chiều dài của con lắc đơn từ điểm trục đòn bẩy tới khoảng điểm giữa của gia trọng có lỗ. Ghi chiều dài đo đợc vào bảng (14.1) dới.
2. Chuẩn bị sẵn sàng đồng hồ bấm giây.
3. Kéo con lắc đơn lệch khỏi vị trí cân bằng ( về phía trái hoặc phải) một độ lệch lớn hơn 7 0 và thả .
4. Để con lắc dao động vài lần trong khi bạn chuẩn bị sẵn sàng đồng hồ bấm giây.
Chú ý: Không cần phải bấm đồng hồ ngay khi thả con lắc, vì chu kỳ của con lắc là không đổi trong suốt quá trình làm thí nghiệm.
5. Bắt đầu tính thời gian của con lắc khi nó đi qua vạch thẳng đứng đã vẽ và đếm “một”, “hai” “ba”… tiếp tục mỗi khi quả lắc đi qua vạch thẳng đứng cùng chiều với lúc bắt đầu đếm.
6. Bấm đồng hồ để dừng tính thời gian khi số chu kỳ của con lắc đã đếm đợc khoảng 20 lần (hoặc hn lần mà bạn chọn.)
7. Đọc thời gian dao động của con lắc trong khoảng n chu kỳ, ghi thời gian và chu kỳ của con lắc ra bảng (14.1).
8. Thay đổi khối lợng của quả lắc từng lần cho tới khoảng 0.1kg nh trong bảng 14.1. Vẫn
giữ nguyên chiều dài của con lắc.
9. Lặp lại bớc 2 đến bớc 7
10. Làm lại các bớc 8,9 sử dụng các khối lợng của quả lắc nh trong bảng 14.1.
Bảng 14.1
Chiều dài của con lắc: L = … m Quả lắc (kg) Số chu kỳ dao động (n) Tổng thời gian t(s) Chu kỳ thực nghiệm ) (t T t TE = Chu kỳ lý thuyết g L TT =2π %∆T = ( ) 100% 2 . X T T T T T E T E − − 0.05 0.1 0.15 0.20 0.25
Khảo sát mối liên hệ giữa chu kỳ dao động TE và chiều dài của con lắc, tính gia tốc trọng trờng g
Chú ý: Trong thí nghiệm này ta chỉ khảo sát sự phụ thuộc của chu kỳ con lắc vào chiều dài của dây nên các đại lợng khác trong công thức 14.4 (m) nên giữ cố định trong suốt quá trình làm thí nghiệm.
1. Sử dụng hai khối gia trọng có lỗ để làm quả lắc của con lắc.
2. Không thay đổi khối lợng của con lắc, khảo sát sự phụ thuộc của chu kỳ dao động vào chiều dài của con lắc bằng cách xác định chu kỳ dao động của con lắc theo các chiều dài khác nhau nh bảng 14.2.
Chú ý: Với thí nghiệm này nên để bảng từ thí nghiệm ra bên ngoài mép bàn để có thể thu đợc chiều dài của con lắc là tốt nhất, tuy nhiên để đảm bảo an toàn nên sử dụng kẹp bàn để cố định bảng từ lại trên bàn.
Bảng 14.2
Khối lợng của quả lắc: m = …kg Chiều dài
con lắc(m)
Số chu kỳ (n) Tổng thời gian (t) Chu kỳ n t TE = (S) T2 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0.90
F. Tính toán
Phần 1: Khảo sát ảnh hởng của khối lợng quả lắc đến chu kỳ dao động.
1. Điền các dữ liệu trong bảng 14.1 cho đủ, sử dụng dữ liệu thu đợc, các công thức cần thiết đã đa ra trong bảng 14.1.
Phần 2: Khảo sát sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc vào chiều dài của con lắc.
1. Điền cho đầy đủ các ô trống trong bảng 14.2, sử dụng các công thức đã trên bảng và các số liệu đã thu đợc.
2. Sử dụng giấy ô ly vẽ đồ thị bình phơng Chu kỳ dao động - chiều dài con lắc (T2 - L). 3. Xác định độ dốc của đồ thị.
4. Tính gia tốc trọng trờng g từ độ dốc của đồ thị.
G. Câu hỏi
Dựa trên những trả lời của bạn, có thể thấy nếu kết quả sai số khoảng 10% là giá trị chấp nhận đợc.
Phần1: Khảo sát ảnh hởng của khối lợng con lắc đến chu kỳ dao động.
1. Bạn nghĩ khối lợng của con lắc có ảnh hởng nh thế nào đến chu kỳ dao động, giải thích câu trả lời của bạn.
... 2. Bạn có nghĩ rằng chu kỳ dao động thực nghiệm và lý thuyết là nh nhau không?, giải thích
câu trả lời.
...
Phần 2: Khảo sát sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của con lắc vào chiều dài của con lắc.
1. Bạn có nghĩ rằng bình phơng chu kỳ dao động của con lắc đơn tỷ lệ với chiều dài con lắc? giải thích câu trả lời của bạn.
... 2. Dựa trên đồ thị T2 – L xác định chiều dài của con lắc tại đó chu kỳ bằng 1 giây (trả lời
bằng cách nội suy hoặc ngoại suy từ đồ thị).
...