Giải bài tập Vật lý 12 Bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

  • Bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn trang 1
  • Bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn trang 2
§6. THựC HÀNH: KHẢO SÁT THựC NGHIỆM CÁC DỊNH LUẬT DAO
ĐỘNG CỎA CON lẮCOON
A. Cơ SỞ Lí THUYẾT
1. Con lắc đơn gồm một quả cầu nhỏ treo vào một sợi dây không dãn có khôi lượng không đáng kể và chiều dài 1 rất lớn so với kích thước quả cầu. Chiều dài của con lắc được xác định bằng cách đo khoảng cách từ điểm treo cố định đến trọng tâm của quả nặng.
Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ vào biên độ dao động, ta xác định các chu kì dao động của cùng một con lắc với chiều dài 1 không đổi, nhưng có biên độ a thay đổi. đo thời gian dao động có biên độ a khác nhau.
Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kì dao động T của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ vào chiều dài 1 của con lắc đơn. Ta xác định các chu kì dao động của cùng một con lắc với khôi lượng m không đổi, có chiều dài chọn trước khác nhau. Sau đó dùng phép vẽ đồ thị để tìm mốì quan hệ hàm số giữa T và 1.
Để xác định chu kì T với sai số AT = 0,02s khi dùng đồng hồ có kim giây. Ta cần đo thời gian t của n dao động toàn phần. Trong quá trình đo t của đồng hồ kim giây có sai sô' là 0,2s bao gồm sai sô' chủ quan khi bấm và sai sô' dụng cụ nên At = nAT = 0,2 + 0,02 = 0,22s, do đó cần đo sô' dao động toàn phần n > 11 dao động.
B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Dự đoán xem chu kỉ dao động T của một con lắc dơn phụ thuộc vào những dại lượng đặc trưng l, m, a cùa nó như thế nào? Làm cách nào để kiểm tra từng dự đoán đó bằng thí nghiệm?
Chu ki dao động của con lắc đơn có phụ thuộc vào nai làm thí nghiệm hay không ? Làm cách nào dể phát hiện điều dó bằng thí nghiệm?
Có thể đo chu ki con lắc đơn có chiều dài l < lOcm hay không? Vì sao?
Dùng con lắc dài hay ngắn sè cho kết quả chinh xác hơn khi xác định gia tóc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm?
Hướng dẫn trả lời
Dự đoán chu kì T của con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng đặc trưng chiều dài 1, khôi lượng vật nặng m, biên độ góc cc0.
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.
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.
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.
Dùng con lắc dài để xác định gia tô'c trọng trường g cho kết quả chính xác
hơn khi dùng con lắc ngắn vì sai sô' tỉ đối — =	+ y có giá trị nhỏ.