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ばね振り子の周期の測定 【 目 標 】 つるまきばねの伸びx は弾性力の大きさF に比例し,F = k x の関係があることを確かめ, ばね定数k の値を求める。また,得られたk 〔N/m〕を用いて、質量m 〔kg〕の錘をつるして上下 に振らせたとき、周期T〔s〕が 【 実 験 】 (1) ばねの一端をスタンドに固定し,ばねが鉛直になるように調整する。ばねにそってものさし を固定し、ばねの下端の位置l 0を読む。 (2) ばねに錘を1個,2個,3個,・・とつるしていき,その都度ばねの下端の位置l1,l2,l3, ・・を読む。 (3) nこの錘をつるしたときの,ばねの伸びxn=ln−l0をそれぞれ計算する。 (4) 縦軸に錘に働く重力の大きさF (N)、横軸にばねの伸びx 〔m〕をとり,上で求めた結果を グラフに書く。 【 考 察 】 得られたグラフからこのつるまきばねのばね定数k 〔N/m〕はどのようにして 求めることができるか。 (5) 得られたグラフから、ばね定数を求める。 k =1.8 〔N/m〕 (6) (5)で得られたkの値を用いて、このつるまきばねに質量m 〔kg〕の錘をつるして上下に 振らせたとき、周期T は何秒になるかを、公式を用いて計算して求める。 a 質量 20gのときの計算結果, 周期Tは, 0.66秒 b 質量 30gのときの計算結果,周期Tは, 0.81秒 (7) 次に、実際に質量m 〔kg〕の錘をつるして振らせたときの周期を測定し、(6)の計算結果 に一致するかどうかを確かめる。 a 質量 20gのときの10振動の測定を5回繰り返し、平均値をとる。 周期Tは, 0.66秒 b 質量 30gのときの10振動の測定を5回繰り返し、平均値をとる。 周期Tは, 0.81秒 当然のことながら,計算結果と実験結果が一致することを確かめることができた。
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