تبلیغات
بچـــه بزرگـــــــــا - آونگ ساده

بچـــه بزرگـــــــــا
 
بیایـــــیم تا با هم، "ما" بسازیــــــــــم

آونگ ساده

مقدمه

هدف: هدف از این آزمایش آشنایی با آونگ ساده و چگونگی محاسبه شتاب ثقل است.ما در این آزمایش               شتاب ثقل را اندازه می گیریم.ما روش استفاده از آونگ ساده را نیز یاد میگیریم.  T=2π. به کمک رابطه وسایل آزمایش:

گلوله های چوبی و فلزی ، مقداری نخ ، گیره و پایه ، خط کش ، کرنومتر

گلوله های تو پر چوبی و فلزی که به وسیله نخ از پایه آویزان است.از خط کش هم برای اندازه گیری طول نخ استفاده می کنیم. کرنومتر هم برای زمان گرفتن استفاده می شود.

تعریف آونگ ساده

آونگ ساده دستگاه ایده‌آلی است، شامل جرم نقطه‌ای که توسط یک نخ سبک و غیر قابل کشش آویزان شده است. هر گاه آونگ را از موضع تعادلش به یک طرف بکشیم و سپس رها کنیم، آونگ در اثر نیروی گرانش در    صفحه قایم شروع به نوسان میکند.

همانطوری که در تعریف آونگ ساده ذکر شد، فرض می‌کنیم نخ آونگ ساده سبک و غیر قابل کشش است. گونه‌ای که جرم نخ بسیار ناچیز بوده و لذا حرکت آن مورد توجه قرار نمی‌گیرد و نیز فرض می‌کنیم که در اثنای حرکت ، طول نخ آونگ ثابت باقی می‌ماند، چون در غیر این صورت نمی‌توان کل سیستم آونگ را به عنوان یک جسم صلب در نظر گرفت.


تئوری آزمایش:

ما در این آزمایش باید با یک جسم صلب طرف باشیم به همین دلیل جرم نخ را به حساب نمی آوریم و همچنین کشش نخ را 0 در نظر می گیریم  چون اگر این کار را نکنیم دیگر نمی تونیم کل آونگ را یک جسم در نظر بگیریم آنوقت محاسبه شتاب ثقل سخت خواهد شدو محاسبه آن دیگر در سطح ما نیست. 

آزمایش را اینگونه انجام می دهیم که : ابتدا گلوله آهنی را به یک سر نخ گره می زنیم و سر دیگر آن را به میله قایم گیر می دهیم .باید این موضوع را در نظر داشت که طول نخ برای ما در محاسبات مهم است به همین جهت ما طول نخ را به اندازه های دلخواه تنظیم می کنیم.سپس با درجه کم آونگ را نوسان می دهیم تعداد نوسانات نیز در محاسبات مهم است.ما با کرنومتر زمان تعداد معینی از نوسانات را اندازه می گیریم وعدد به دست آمده را بر تعداد نوسانات تقسیم می کنیم تا دوره تناوب را به دست آوریم.

برای گلوله چوبی نیز دقیقا همین مراحل را طی می کنیم و دوره تناوب آن را نیز به دست می آوریم.

پس ازاینکه دوره تناوب های مختلف برای طول ها و زمان های مختلف را به دست آوردیم باید شتاب ثقل را   برای همه  آنها اندازه بگیریم.ما به کمک فرمول        

T=2

شتاب ثقل را برای آنها محاسبه می کنیم.

  استفاده کنیم.   دلیل کوچک فرض کردن زاویه انحراف این است که بتوانیم از تقریب

اگر این زاویه بزرگتر باشد زمان نوسان نیز طولا نی تر می شود و دیگر نمی توانیم محاسبات را دقیق انجام دهیم.

              T=2π.      /    =4     /       /   g =  
                                        

                                     g =      /   g = 9.60 

 

گلوله چوبی

 

 

 

 

طول

تعداد نوسان

زمان

دوره تناوب

شتاب ثقل

22

25

23.93

0.95

9.6

38

25

30.45

1.21

10.25

46

25

33.81

1.35

9.95

61

25

38.77

1.55

10.01

73

25

42.13

1.68

10.19

89

25

47.24

1.88

9.93


























گلوله آهنی

 

 

 

 

طول

تعداد نوسان

زمان

دوره تناوب

شتاب ثقل

22

25

23.6

0.94

9.85

38

25

30.91

1.23

9.92

46

25

33.77

1.35

9.96

61

25

38.95

1.55

10.8

73

25

42.59

1.75

9.4

89

25

47.16

1.88

9.93

                                     g =    /    g = 10.25

نحویه انجام آزمایش:

نحوه انجام آزمایش به این صورت است که ابتدا یک سر نخ را به گلوله گره میزنیم و سپس سر دیگر آن را به میله قایم گیر میدهیم طول نخ ما در این آزمایش اعداد 22 و 38 و 46 و 61 و 73 و 89  هستند سپس سعی می کنیم گلوله را ثابت از نخ آویزان کنیم بعد از آن با زاویه ای بین 6 تا 10 درجه آونگ را به نوسان در می آوریم . در آزمایش ما ملاک تعداد نوسانات عدد 25 است. ما ابتدا برای مثال گلوله آهنی را به نخ گره می دهیم وبا تمام طول نخ های ذکر شده آونگ را به نوسان در می آوریم . با شروع اولین نوسان ما دکمه کرنومتر را میزنیم و زمان رابرای تک تک طول ها بدست می آوریم زمانی که ما محاسبه کردیم برای 25 نوسان است یعنی 25 رفت و برگشت آونگ به همین خاطر برای بدست آوردن دوره تناوب زمان بدست آمده را بر عدد  25 تقسیم می کنیم. حال ما زمان یک رفت و برگشت آونگ را داریم .      

شتاب ثقل دیگر مولفه ای است که ما باید آن را برست آوریم.برای بدست آوردن آن ما به دوره تناوب و تعداد نوسانات و طول نخ احتیاج داریم که همه آنها در دسترس ماست. ما باید این مولفه ها را درفرمول زیر جایگذاری می کنیم .

T=2

برای مثال گلوله چوبی با طول 61 سانتی متر:بعد از به نوسان در آوردن و زمان گرفتن و دوره تناوب را به دست آوردن از راه زیر می رویم.


نتیجه گیری:

نتیجه ای که میتوانیم از این آزمایش بگریم این است که :

اول:در محاسبه شتاب ثقل جرم تاثیری ندارد.چون همانطوری که در فرمول می بینیم هیچ جا از جرم جسم سخن نرفته است البته جرم جسم به طور غیر مستقیم تاثیر گذار است.جرم جسم در زمان تاثیر خود را نشان می دهد.

دوم:هر چه طول آونگ بیشتر باشد زمان نوسانات بیشتر است ودر نتبجه دوره تناوب بیشتر می شود واین موضوع تاثیر مستقیمی بر شتاب ثقل دارد یعنی هر چه که دوره تناوب بزرگتر باشدشتاب ثقل کوچک تر است و هر چه طول آونگ بیشتر باشد شتاب ثقل بزرگتر است.

 سوم:وجود عدد دوپی در فرمول به این جهت است که ما حرکت آونگ ساده را قسمت کوچکی از یک حرکت دایره ای میگیریم

 

  

 
منابع:

1  وب سایت آموزشی رشد

2  آزمایش های فیزیک پایه 1 و2 نوشته پزویز امین پور و علی صبری  انتشارات تهران

www.gozareshkarha.ir 3






طبقه بندی: گزارش کار آزمایشگاه فیزیک1، 
نوشته شده در تاریــــخ یکشنبه 15 اسفند 1389 توسط مقداد یحیی زاده
تمامی حقوق وبسایت "بچـــه بزرگـــــا"محفوظ بوده و استفاده از مطالب موجود با ذکر منبع بلامانع میباشد
فال حافظ