Thực Hành Lí 12: Khám phá định luật dao động của con lắc đơn

Hôm nay, tôi sẽ chia sẻ với các bạn về bài thực hành lí 12 – Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn. Chủ đề này rất thú vị và mang tính ứng dụng cao trong cuộc sống hàng ngày.

Mục đích thực hành

• Phát hiện ảnh hưởng của biên độ, khối lượng và chiều dài con lắc đơn đối với chu kỳ dao động T.
• Tìm ra công thức và ứng dụng tính gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.

Cơ sở lý thuyết

Trước khi đi vào thực nghiệm, chúng ta cần hiểu các định luật cơ bản về con lắc đơn.

1. Con lắc đơn là một vật nhỏ có khối lượng m được treo ở đầu của một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể và chiều dài l. Chiều dài của con lắc được xác định bằng cách đo khoảng cách từ điểm treo cố định đến trọng tâm của quả nặng.

2. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kỳ dao động T vào biên độ A, ta có thể xác định chu kỳ dao động của cùng một con lắc với chiều dài không đổi nhưng biên độ A thay đổi. Đo thời gian dao động với các biên độ khác nhau.

3. Để phát hiện sự phụ thuộc của chu kỳ dao động T vào chiều dài con lắc đơn, ta khảo sát chu kỳ T với chiều dài tăng dần. Có 3 trường hợp có thể xảy ra: l tăng thì T giảm, l tăng thì T không đổi hay l không phụ thuộc T, l tăng thì T tăng.

4. Để xác định chu kỳ T với sai số ΔT = 0,02s khi dùng đồng hồ có kim giây, ta cần đo thời gian t của N dao động toàn phần. Để đảm bảo chính xác, số dao động toàn phần N cần lớn hơn 11 dao động.

Kết quả

Sau quá trình thực nghiệm, chúng ta thu được những kết quả thú vị về định luật dao động của con lắc đơn.

1. Ảnh hưởng của biên độ dao động đối với chu kỳ T của con lắc đơn:

• Chu kỳ với biên độ A1 = 1,432s, A2 = 1,412s, A3 = 1,454s.
• Định luật: Con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ không phụ thuộc vào chu kỳ.

2. Ảnh hưởng của khối lượng của con lắc đơn đối với chu kỳ T:

• Chu kỳ con lắc với khối lượng mA = 1,416 ± 0,026.
• Chu kỳ con lắc với khối lượng mB = 1,422 ± 0,020.
• Chu kỳ con lắc với khối lượng mC = 1,436 ± 0,028.
• Định luật: Chu kỳ dao động không phụ thuộc vào khối lượng của con lắc.

3. Ảnh hưởng của chiều dài con lắc đơn đối với chu kỳ T:

• Chu kỳ dao động T phụ thuộc vào độ dài con lắc đơn.
• Đồ thị biểu diễn T = f(l) có dạng cong lên, T2 = F(l) có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ.
• Định luật: Chu kỳ dao động tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài l của con lắc đơn.

Dựa trên các kết quả thực nghiệm, chúng ta có thể tính toán gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.

Với những kết quả thú vị này, chúng ta có thể ứng dụng vào thực tế để hiểu rõ hơn về dao động và các định luật của nó.

Đừng quên truy cập website PRAIM để khám phá thêm nhiều kiến thức bổ ích khác nhé!