Svyravimo dėsnių tyrimas

Ištrauka

SVYRAVIMO DĖSNIŲ TYRIMAS

Darbo tikslas:
Ištirti svyruoklės svyravimų periodo priklausomybę nuo jos ilgio ir masės, mokytis nustatyti
laisvojo kritimo pagreitį. Įsitikinti, kad mūsų platumoje g = 9,8 m/s2.

Teorinė dalis:
Gamtoje ir technikoje susiduriama su daugybe pasikartojančių procesų, kurių pagrindas yra
vienokios ar kitokios rūšies svyravimai - periodiniai judėjimai. Periodiniais vadinami tokie judesiai,
kai kūnas per tam tikrą laiko dydį, vadinamą periodu, pakartoja tą patį judėjimą nuo pradžios iki
pabaigos. Svyravimų prigimtis gali būti įvairi, tačiau visiems jiems apibūdinti vartojami kai kurie
bendri dydžiai, vienodai tinkantys visiems tokiems periodiniams judesiams. Nagrinėjant jų fizikinę
prasmę tikslinga pradėti nuo mechaninių svyravimų sampratos. Kad išeitų iš stabilios pusiausvyros
padėties kūnai turi gauti papildomos energijos, kokiai nors išorinei jėgai atliekant darbą. Pasekus,
kaip juda vieno tų kūnų kuris nors taškas, būtų galima pastebėti, kad jis praeina tą pačią trajektoriją
pakaitomis dviem priešingomis kryptimis. Taigi mechaniniu svyravimu vadinamas periodiškai
pasikartojantis materialaus taško judėjimas trajektorija, kurios kiekvieną konkretų tašką svyruojanti
dalelė praeina judėdama vienodo didumo greičiu, pakaitomis į priešingas puses pusiausvyros
padėties atžvilgiu. Pilnutiniu taško svyravimu vadinamas vienas užbaigtas svyruojamojo judėjimo
ciklas, po kurio judėjimas kartojasi ta pačia tvarka. Kad materialus taškas pradėtų svyruoti ir kurį
laiką periodiškai judėtų, būtinos šios sąlygos: 1) materialus kūnas turi įgyti daugiau kinetinės arba
potencinės energijos, negu turi stabilios pusiausvyros padėtyje; 2) svyruojantį materialų tašką turi
veikti grąžinančioji jėga, kuri atsiranda nukreipus kūną nuo pusiausvyros padėties; 3) papildoma
energija, gauta, materialų tašką nukreipus nuo stabilios pusiausvyros, neturi būti visa išeikvota
pasipriešinimui nugalėti, grįžtant į tą padėtį. Svyruojamam judėjimui būdingi tam tikri kiekybiniai
požymiai, kurių skaitinės reikšmės konkrečiomis sąlygomis nekinta. Pagal tuos požymius
svyravimus galima atskirti vienus nuo kitų. Svyravimai apibūdinami 3 parametrais. Pirmasis –
periodiškumas, kurį apibūdina periodas (T) – laikas, per kurį įvyksta visas svyravimas ir kurio
matavimo priemonė – sekundė: [T]=1s. Antrasis svyravimų požymis - dažnis (f). Tai – svyravimų
skaičius per laiko vienetą. Atvirkščiai proporcingas periodui: f =1T; matavimo vienetas – hercas:
[f]=1 Hz. Svyravimų dažnis lygus 1 Hz, kai per 1 s įvyksta vienas visas svyravimas. Trečiasis
svyravimų parametras – amplitudė (A). Tai – didžiausias kintamojo dydžio nuokrypis nuo
pusiausvyros padėties. Kaip ir bet koks kitas nuokrypis, amplitudė matuojama įvairiais matavimo
vienetais – tai priklauso nuo dydžio, kurio kitimas aprašomas harmoninio svyravimo lygtimi: