מטרת הניסוי
מציאת קבוע של קפיץ בשתי דרכים.
ציוד
שעון עצר, קפיץ (10 ניוטון למטר), משקולות (50 גרם), סרגל, מעמד, כליבה, סרגל, וו תליה.
חומר תיאורטי
לפי שיקולי הכוחות, היחס בין השינוי באורך הקפיץ לבין מספר המשקולות שוות המשקל המחוברות אליו, הינו ישר.
לפי נוסחאות התנועה ההרמונית, היחס בין זמן המחזור בריבוע, לבין מספר המשקולות שוות המשקל המחוברות אליו, הינו ישר.
מהלך הניסוי
ראשית, בדקנו את משוואת נוסחת שיקולי הכוחות,
מדדנו את אורך הקפיץ במצבו הרפוי, שהינו 0.115 מטר, ולאחר מכן חיברנו את וו התליה שמשקלו 50 גרם. לאחר מכן הוספנו עוד משקולות לוו התליה שמשקל כל אחת מהם גם 50 גרם, עד שהגענו לחמש משקולות, ואחרי כל הוספת משקולת מדדנו את השינוי באורך הקפיץ. לאחר מכן סיכמנו את התוצאות בטבלה, וחישבנו את ערך השיפוע.
בערך השיפוע האמור לצאת לפי נוסחת שיקולי הכוחות (
) הצבנו את ערך המסה שהינו 50 גרם, ועל ידי משוואה בדקנו אם קבוע הקפיץ שהתקבל מהניסוי שלנו תואם את קבוע הקפיץ הנתון.
שנית, בדקנו את משוואת נוסחת התנועה ההרמונית,
התחלנו עם וו התליה שמשקלו 50 גרם, ולאחר מכן הוספנו עוד משקולות לוו התליה עד שהגענו לחמש משקולות שמשקל כל אחת מהם גם 50 גרם, אחרי כל הוספה בדקנו מהו הזמן הלוקח לקפיץ לבצע עשרה מחזורים, לאחר מכן סיכמנו את התוצאות בטבלה. את התוצאות חילקנו בעשר והעלנו בריבוע, יצרנו גרף מהם ומצאנו את ערך השיפוע.
בערך השיפוע האמור לצאת לפי נוסחת התנועה ההרמונית (
) הצבנו את ערך המסה שהינו 50 גרם, ועל ידי משוואה בדקנו אם קבוע הקפיץ שהתקבל מהניסוי שלנו תואם את קבוע הקפיץ הנתון.
תוצאות הניסוי ועיבודם
תנועה הרמונית
| N | 10T (S) | T (S) | T^2 (S^2) |
|---|---|---|---|
| 1 | 4.43 | 0.443 | 0.196249 |
| 2 | 6.16 | 0.616 | 0.379456 |
| 3 | 7.50 | 0.750 | 0.562500 |
| 4 | 8.62 | 0.862 | 0.743044 |
| 5 | 9.79 | 0.979 | 0.958441 |
| 6 | 10.37 | 1.037 | 1.075369 |
שיקולי כוחות
| N | L (cm) | L (m) | L0 (m) | L (Delta) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 11.5 | 0.115 | 0.115 | 0.000 |
| 1 | 16.1 | 0.161 | 0.115 | 0.046 |
| 2 | 20.5 | 0.205 | 0.115 | 0.090 |
| 3 | 25.4 | 0.254 | 0.115 | 0.139 |
| 4 | 30.0 | 0.300 | 0.115 | 0.185 |
| 5 | 34.5 | 0.345 | 0.115 | 0.230 |
| 6 | 39.2 | 0.392 | 0.115 | 0.277 |
ניתוח תוצאות
נחשב את ערכי ה K על ידי שיפועי הגרפים משני הניסויים.הניסוי המתבסס שיקולי כוחות –
הניסוי המתבסס על נוסחאות תנועה הרמונית –
שגיאה יחסית
הניסוי המתבסס שיקולי כוחות –
הניסוי המתבסס על נוסחאות תנועה הרמונית –
מסקנות
ישנה שגיאה יחסית שנגרמה ממדידה לא נכונה של זמני המחזור, או ממדידה לא מדויקת של אורכי הקפיץ.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה