Университет XXI века: научное измерение

«Университет XXI века: научное измерение» – 2021 248 В то же время, используя доступное оборудование, можно собрать экспери- ментальную установку (рис. 1) для количественных измерений: динамик (1), к диффузору которого приклеен проволочный подвес (2) (для надёжности место склейки усилено бумажным кружком), генератор электрического сигнала (3), пружина (4), груз (5), линейка (6), штатив (7). Динамик позволяет получить достаточную по величине вынуждающую силу при небольшой амплитуде колебаний. Предварительные опыты показали, что для исключения возникновения паразитных колебаний оптимально исполь- зование низких частот до 10 Гц. Исходя из этого, выбиралась пружина. Рис. 2. Определение жёсткости пружины Рис. 3. Зависимость удлинения пружины от нагрузки Её жёсткость определялась традиционно: снизу подвешивали чашу для до- бавления грузов разной массы и измеряли удлинение пружины (рис. 2). Из полу- ченной зависимости (рис. 3) видно, что при данных растяжениях деформация остаётся упругой (закон Гука), и, следовательно, можно определить коэффици- ент жёсткости пружины k = 0,50 Н/м. Заметим, что массой пружины можно пренебречь, если она много меньше массы груза m . Тогда собственная частота колебаний хорошо известна = 1 2 � . В итоге пришлось изготовить пружину из достаточно тонкой стальной про- волоки 0,3 мм, при этом масса пружины составила 0,5 г, что на порядок меньше массы самого малого груза, используемого в эксперименте. Кроме того, опыт по- казал, что при колебаниях сила сопротивления, действующая на чашу, даже в воздухе слишком велика, и чёткого резонанса не наблюдается. Поэтому для