Zagadnienia:

• ruch charmoniczny
• siła zwrotna
• siła bezwładności
• wahadło sprężynowe

• czujnik siły -jedno z wejść analogowych - jest on zamocowany na wysięgniku (statywie), a do końcówki pomiarowej podwieszona jest sprężyna z umieszczonym na końcu ciężarkiem  - masš m
• czujnik położenia - oba wejścia cyfrowe - znajduje się on pod zawieszonym na sprężynie ciężarkiem tak by możliwy był pomiar jego położenia w czasie drgań.

Przygotowanie pomiaru -ustawienie układu i programu pomiarowego

Czujnik siły jest wyposażony w przycisk TARE umożliwiajšcy zerownie go, tzn ustalanie punktu zerowego przed rozpoczęciem pomiaru siły. Należy o tym pamiętać przed wykonaniem pomiarów - zerowanie w położeniu równowagi i przed pomiami mas elementów wykorzystanych do doświadczenia. Drugi czujnik - położenia wymaga natomiast dokładneo ustawienia pod drgajšcym ciężakiem. Jest to zwišzane z szerokościš emitowanej wišzki służšcej do pomiaru położenia. Dobrze jest przed wykonaniem właściwego pomiaru przetestować  go uruchamiajšc pomiar i sprawdzić poprawność wskazań. Co do ustawień samego programu Pomairowego jakim jest "Science Workshop" (Warsztat Naukowy). Należy pamiętać o "podłšczeniu" do panelu konsoli obu  czujników. Wykresy mierzonych wielkości powinny przedstawiać zależności: F(t), x(t), F(x). Z tego ostaniego możemy odczytać wartość dopasowania  zależności  F =-kx  funkcjš  liniowš poprzez wykorzystanie opcji obliczeń/dopasowania funkcji.
 

Odczyt położenia, korekta znaku x. Wykres położenia rejestrowany w programie Science Workshop.

Wyznaczanie średniego okresu drgań Wykres siły rejestrowany w programie Science Workshop. Na podstawie tych danych możemy wyznaczyć średni czas trwania jednego okresu poprzez określenie czasu odpowiadającego kilku okresom zmian, np: dla tego pomiaru mamy siedem pełnych okresów zmian mierzonej siły którym odpowiada czas 6.3 sek co daje średni okres T =0.88 sek

Dopasowanie zależności F(x) =  -k x  Wykres siły w funkcji położenia rejestrowany w programie Science Workshop. Wykorzystując polecenia kryjące się pod ikoną  możemy dopasować dane zależnością typu  y=ax+b. Stała a dopasowania odpowiada  współczynnikowi sprężystoci k.

Opracowanie danych

Pomiar stałej k dokonujemy na dwa różne sposoby:

1. wprost, wykorzystujšc zależność siły zwrotnej F od wychylenia x i stałej k: F = -kx
2. wykorzystujšc wzór na okres drgań  wahadła sprężynowego T: T = 2 Pi Sqrt[(m+1/3 m_s)/k] gdzie: m - masa ciężaraka, m_s - masa sprężyny, k - stała sprężystości, Sqrt - pierwiastek kwadratowy, Pi - liczba Pi

W pierwszym przypadku wykonujemy pomiar i z wykresu F(x) wyznaczamy parametry dopasowania punktów zależnościš liniowš. Stałej k odpowiada współczynnik nachylenia a. Pomiar powtarzamy dla kilku różnych sprężyn i kilku różnych mas m a wyniki umieszczamy w tabeli:
 

m1=......; m2=......;  m3=.....;		Postać funkcji F =  a x +b  (dopasowanie)	stała k	błšd wyznaczenia k
Sprężyna 1 ms1= ...	m1
	m2
	m3
Sprężyna 2 ms2= ...	m1
	m2
	m3
Sprężyna 3 ms3= ...	m1
	m2
	m3

W drugim przypadku czyli przy wyznaczaniu k ze wzoru  na okres drgań  wahadła sprężynowego dokonujemy pomiaru w oparciu o przebiegi czasowe zmian siły i położenia. Można to zrobić odczytując czas zmian dla kilku okresów, a potem wyznaczając okres średni. Pomiaru masy ciężarka i sprężyny dokonujemy przy wykorzystaniu czujnika siły wyznaczając siłę ciężkości dla poszczególnych elementów: F_c =mg => m=F_c/g. Wyniki pomiarów umieszczay w tabeli:
 

m1=......; m2=......;  m3=.....;		N  -il. okresów	t - czas dla N okresów	Ts	stała k	błšd wyznaczenia k
Sprężyna 1 ms1= ...	m1
	m2
	m3
Sprężyna 2 ms2= ...	m1
	m2
	m3
Sprężyna 3 ms3= ...	m1
	m2
	m3

Dodatki:

1. Pomiar  mas z uwzglednieniem bledów wyznaczenia m (z programu)
2. Może fotka układu ??
3. może porównanie czujnika komputerowego z mechanicznym

1. Jaki jest błšd pomiaru wielkoci F i x
2. Jak jest z błedami dopasowań w programie SW
3. Czy da sie dopasowac w SW funkcje Sin - do wyznaczenia okesu drgan