Учебный центр «Крисмас+»

Физико-информационное моделирование процесса гармонических колебаний нитяного маятника (Автор: Царенко Максим, МОУ лицей №4 г. Ейска, Краснодарский край. Руководители: Рыжова Н.И., Каликина О.В.)

Цели работы:

• Поставить физический эксперимент, в котором исследовать зависимость периода и частоты колебаний от длины нити и угла отклонения.
• Создать программу, в среде программирования Lazarus 0.9.28.2, моделирующую по заданным параметрам процесс колебаний.

В своей работе я исследую зависимость периода и частоты гармонических колебаний нитяного маятника от длины нити и угла отклонения, и создаю программу в среде программирования Lazarus 0.9.28.2, моделирующую процесс колебаний. С помощью программы можно смоделировать процесс гармонических колебаний, и получить на экране графики зависимости координаты, скорости, ускорения от времени и значения координаты, ускорения, скорости для заданного момента времени. При моделировании колебаний пользователь должен ввести начальные данные, такие как: вид колебаний, способ вывода колебательной системы из положения равновесия, длина нити подвеса, угол отклонения, диаметр колеблющегося тела (для затухающих колебаний), момент времени, для которого рассчитать значения отклонения, скорости, ускорения тела.

В школьном курсе для расчета периода колебания используется формула: Т = 2π √l/g , но эта формула справедлива лишь для малых углов (α<5о). В программе же используется формула: Т =2π √l/g *(1+0.25*(sin2(α π /360)) – которая верна для углов более 5^о.

В ходе работы я собираю экспериментальную установку по средствам оборудования виртуальной лаборатории L-Физика. Используемая установка является моделью маятника. С помощью собранной установки я произвожу измерения для различных длин нити (50, 40, 30 см) и различных углов отклонения (60, 45, 30, 20). Полученные данные были занесены в таблицу. По данным из таблицы я делаю вывод, что период колебания прямо пропорционально зависит от длины нити и угла отклонения.

Данные программы подтверждаются результатами физического эксперимента. Программа не нуждается в особых модификациях компьютерной системы и работает под управлением операционной системы Windows 9X/ XP/Vista/7, Linux Ubuntu 10.10 (с помощью программы Wine).

См. также

Учебное оборудование производства ЗАО «Крисмас+» для проведения комплексной оценки состояния окружающей среды

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников VI Всероссийского конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»