Thí nghiệm

Chuẩn bị:

- Một thanh cứng hình trụ hai đầu thanh được gắn vào hai ổ trục để thanh có thể xoay dễ dàng quanh trục của nó.

- Một con lắc điều khiển Đ, ba con lắc thử 1, 2 và 3 được treo vào thanh cứng hình trụ.

- Bố trí thí nghiệm như Hình 6.3.

Tiến hành:

- Hãy dự đoán xem, trong thí nghiệm Hình 6.3, nếu con lắc điều khiển Đ được kéo sang một bên theo phương vuông góc với thanh rồi thả ra cho dao động thì các con lắc khác có dao động không? Con lắc nào dao động mạnh nhất? Tại sao?

- Làm thí nghiệm để kiểm tra.

Nhận xét:

So sánh kết quả quan sát được với dự đoán.

Khi con lắc điều khiển Đ được kéo sang một bên theo phương vuông góc với thanh rồi thả cho dao động thì các con lắc 1, 2, 3 cũng dao động theo với tần số giống nhau, biên độ khác nhau. Vì:

- Con lắc 1, 2, 3 đang dao động cưỡng bức (thông qua con lắc điều khiển Đ) nên tần số của cả 3 con lắc này bằng nhau và bằng tần số dao động của con lắc điều khiển Đ.

- Biên độ của 3 con lắc trên khác nhau là do biên độ của dao động cưỡng bức không chỉ phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức mà còn phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động. Khi tần số của lực cưỡng bức càng gần tần số riêng thì biên độ dao động của hệ càng lớn.

Ta đã biết tần số của con lắc đơn: $f=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{g}{\mathcal{l}}}$ nên chiều dài càng lớn thì tần số riêng càng nhỏ, khi đó độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ càng lớn dẫn đến biên độ dao động của hệ càng nhỏ.

Nhìn vào thí nghiệm ta thấy con lắc thử thứ 3 có chiều dài lớn nhất nên tần số riêng của con lắc này là nhỏ nhất, độ chênh lệch tần số lớn nhất nên biên độ dao động nhỏ nhất, ngược lại con lắc thử thứ 1 sẽ có biên độ dao động lớn nhất.