Установка
14. Установите датчик движения под массой.
15. Убедитесь, что датчик движения находится в положении «тележка»-
16. Выберите самую легкую массу, которую вы выбрали для этого задания, и подвесьте эту массу на пружине. Отрегулируйте высоту датчика силы таким образом, чтобы масса, находясь в самой нижней точке во время колебания, была как минимум на расстоянии 15 см над датчиком движения.
17. Измените частоту выборки системы сбора данных на 25 Гц.
18. Отобразите два параметра на оси Y графика: Силу (положительную при натяжении) и Положение; и Время на оси X.
Сбор данных
19. Когда масса неподвижна в положении равновесия, нажмите кнопку «нуль» на датчике силы.
20. Осторожно поднимите массу на несколько сантиметров, а затем быстро уберите свою руку так, чтобы масса начала колебание вдоль вертикальной линии.
21. Начните сбор данных, а затем остановите сбор данных после двенадцати полных колебаний.
Анализ данных
22. Начертите копии графиков Положения от времени и Силы от времени в разделе «Анализ данных».
23. Измените переменную на оси Y «Силу» на «Ускорение».
24. Начертите копии графиков Положения от времени и Ускорения от времени в разделе «Анализ данных».
25. Измените переменную на оси Y «Ускорения» на «Скорость» в системе сбора данных.
26. Начертите копии графиков Положения от времени и Скорости от времени в разделе «Анализ данных».
27. Используя график Положения от времени, определите время, которое потребовалось для того, чтобы пружина с массой совершила десять колебаний, затем запишите это значение в Таблицу 1 в разделе «Анализ данных».
28. Используя график Положения от времени, определите амплитуду колебания системы, а затем запишите это значение в Таблицу 1 в разделе «Анализ данных».
29. Запишите данные для каждой массы, и найдите время, необходимое для совершения 10 полных колебаний и амплитуду колебания для каждой массы.
30. Заполните Таблицу 1 в разделе «Сбор данных».
31. Сохраните эксперимент по указанию учителя.
Образцы данных
Часть 1 – График Силы от удлинения, полученный с использованием масс в этом задании приведен ниже
Анализ данных k = 21,7 Н/м
Сила от времени и положение от времени для массы 153 г
Вектор Скорости от времени и положение от времени
Ускорение от времени и положение от времен 
Таблица 1: Измеренные Массы и Периоды
| Масса (кг) | Время 10 колебаний (с) | Период одного колебания (с) | Частота колебания (Гц) | Амплитуда колебания (м) |
| 0,054 | 3,2 | 0,32 | 3,125 | 0,102 |
| 0,153 | 5,2 | 0,52 | 1,923 | 0,122 |
| 0,164 | 5,5 | 0,55 | 1,818 | 0,146 |
Выражение, приведенное ниже, показывает теоретическую связь между периодом колебания T, коэффициентом жесткости пружины k и массой m.
Для каждой использованной массы, вычислите теоретический период колебания и введите значения в Таблицу 2. Затем, вычислите погрешность в процентах в вычисленных значениях периода для каждой массы.
Таблица 2: Теоретические значения массы и периода
| Масса (кг) | k (Н/м) | Теоретический период (с) | Погрешность % |
| 0,054 | 21,7 | 0,31 | 3,2 |
| 0,153 | 21,7 | 0,53 | 1,9 |
| 0,164 | 21,7 | 0,54 | 1,8 |
Вопросы для анализа
1. Чтобы определить период колебания для пружины, почему лучше измерять время для 10 колебаний, а затем разделить значение на 10, чем просто измерить время для одного колебания? (Действительная погрешность в измерениях, скорее всего, будет одинакова в обоих случаях. В качестве процентного отношения, это число будет намного точнее, чем измерения одного колебания.)
2. Почему увеличили частоту выборки до 25 Гц в этом эксперименте? (Более высокая частота выборки дает нам более детальный вид полученного графика. Использование более высокой частоты выборки дает гарантию того, что наша оценка того, где находятся пики, будет более точной.)
3. Какие из графиков движения, которые вы получили из измерений, проделанных на датчике движения, больше всего связаны с графиком силы от времени? (График Ускорения от времени больше всего связан с графиком Силы от времени. Оба графика находятся в фазе. Поскольку датчик силы был «обнулен», когда масса была в покое в положении равновесия, значение, отображаемое датчиком силы, будет показывать изменение значения равнодействующей силы, действующей на массу в любой момент времени. Мы знаем из Второго Закона Ньютона, что ускорение, которое имеет тело, имеет то же направление, что и равнодействующая сила, и является пропорциональным значению силы.)
4. Опишите связь между графиками Положения от времени, Скорости от времени и Ускорения от времени для колеблющейся массы. (График ускорения от времени находится на четверть цикла впереди графика вектора скорости от времени, который в свою очередь находится на четверть цикла впереди графика положения от времени.)
5. Все три переменные (положение, вектор скорости и ускорение) постоянно изменяются; но поскольку движение повторяется снова и снова, присутствуют некоторые определенные связи.
a. Каково значение ускорения, когда вектор скорости имеет наибольшее значение? (В какой момент цикла фиксируем одно колебание? Нуль. Это происходит, когда масса проходит через положения равновесия или покоя (положение, в котором она находится, когда не вибрирует)).
b. Каково значение вектора скорости, когда ускорение имеет наибольшее значение? В какой момент цикла одного колебания это происходит? Нуль. (Это происходит, когда масса находится в самой нижней или самой верхней точке колебания).
Вопросы с несколькими вариантами ответов
Выберите наиболее правильный ответ или продолжение на каждый из предложенных вопросов или неполных утверждений, приведенных ниже.
График показывает положение массы во время вертикального колебания на конце пружины в простом гармоническом движении. Пять точек показывают различные положения массы во время колебания. Предположите, что направление вверх положительно и вниз отрицательно.
1. В каком положении ускорение массы равно нулю?
A. A
B. B
C. C
D. D
E. E
2. В каких двух положениях ускорение массы отрицательно и направлена вниз?
A. A и B
B. B и D
C. D и E
D. A и E
E. B и E
3. В каких двух положениях равнодействующая сила положительна, и направлена вверх?
A. A и B
B. B и C
C. C и D
D. D и E
E. A и E
4. В каком положении равнодействующая сила равна нулю?
A. A
B. B
C. C
D. D
E. E
5. В каком положении значение вектора скорости массы имеет наибольшее значение (когда масса движется быстрее всего)?
A. A
B. B
C. C
D. D
E. E
6. Какая точка отображает самое большое смещение от положения покоя?
A. A
B. B
C. C
D. D
E. E
7. Что из нижеперечисленного увеличит период колебания?
A. Увеличение массы
B. Уменьшение в порядке
C. Использование пружины с меньшим значением k
D. Оба ответа A и C верны
E. Оба ответа B и C верны
8. В каком положении вектор скорости и ускорение имеют одинаковое направление?
A. A
B. B
C. C
D. D
E. E