Что бы изготовить действующую модель маятника, мне нужно было понять, что требуется от модели. Так как я изучаю колебания на примере пружинного и математического маятника, встал вопрос о количестве маятников. Сделать два разных или уместить два маятника на одну модель? С точки зрения рациональности я выбрал одну действующую модель с двумя маятниками.
Я начал разрабатывать чертёж маятников и столкнулся с проблемой как реализовать два маятника на одном стенде. Сначала я думал сделать статичный стенд со сменными маятниками, но мне показалось это не интересно, и я решил сделать два маятника с двух сторон. Мне показалось это более рациональным решением, так как в первом варианте требуется время что бы сменить маятники.
3. 
Далее приступил к подбору материалов. Я решил создать модель из дерева и металла. Дерево я использовал для изготовления основания, а металл для верхней части. Просверлил по центру отверстие наглухо, что бы зафиксировать там вертикальную штангу. Потом я стал думать как зафиксировать горизонтальную штангу. У меня было три варианта:
Приварить вертикальную штангу к горизонтальной
Плюсы
Простота в реализации
Минусы
Нет возможности разобрать и компактно перемещать
Нет регулировки по высоте
Приварить горизонтальную штангу к гайке и накрутить на вертикальную
Плюсы
Удобство в разборке конструкции
Минусы
Нестабильность конструкции
Нестабильное крепление
Просверлить гайку и приварить к ней горизонтальную штангу и закрепить барашком через отверстие, проделанное в гайке. И для дополнительной поддержки добавить ещё одну гайку снизу
Плюсы
Стабильность конструкции
Надёжность крепежа
|
|
Минусы
Сложность в реализации
Я решил остановится на третьем варианте, так как посчитал его самым оптимальным вариантом
4. 
Для пружины я решил выбрать сразу несколько вариантов, что бы показать зависимость величин в формулах.
Вариант 1. Пружина из пластика средней жёсткости
Вариант 2. Мягкая пружина из пластика
5. 
Изучение колебаний
В последней и самой важной части моего проекта мне надо изучить колебания маятника. Я решил сделать это на примере действующей модели. Путём эксперимента выявить зависимость величин в формулах. Эксперимент будет заключатся в том, что я буду считать сколько колебаний сделает маятник за 10 секунд, тем самым узнаю период колебаний.
В первом эксперименте я решил подтвердить зависимость периода колебаний от длинны математического маятника.
| Результаты эксперимента с математическим маятником | ||||
| l, см Длинна маятника | t, с Время колебаний | N Количество колебаний |
| T, с Период колебаний |
| 30 | 10 | 10 | 1 | |
| 15 | 10 | 14 | 0,7 |
В ходе эксперимента мы выяснили, что чем длиннее маятник, тем больше период колебаний, тем самым подтвердили зависимость периода колебаний от длинны маятника. Результаты эксперимента подтвердили нелинейную зависимость периода колебаний маятника, от длинны маятника.
Во втором эксперименте я решил проверить зависимость периода колебаний, от величины коэффициента жёсткости пружины.
| Результаты эксперимента с пружинным маятником | ||||
| k, Н/м | t, с Время колебаний | N Количество колебаний |
| T, с Период колебаний |
| Больше | 0,5 | |||
| Меньше | 0,8 |
|
|
В ходе эксперимента выяснили, что чем больше коэффициент жёсткости пружины, тем меньше период колебаний, тем самым подтвердили нелинейную зависимость периода колебаний от коэффициента жёсткости пружины. Как было выше сказано в теоретической части, жёсткость пружины зависит от количества витков при одинаковых размерах и материале пружины, что и подтвердило наш эксперимент.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Я планировал изучить колебания маятника на примере пружинного и математического маятника и постараться донести до зрителя простым языком теорию колебаний в физике. По моему мнению все задачи были выполнены в полной мере. Так же у меня получилось задействовать все предполагаемые методы исследования. Именно поэтому были выполнены все этапы проекта.
Результаты работы проведённой по изучению колебаний пружинного и математического маятника подтвердили теоретические основы колебаний в физике. Наглядно донесли до слушателя основные зависимости физических величин колебательных процессов маятников от параметров колебательной системы, что и является целью моей работы.
Я думаю, что свойства маятника можно применить в различных сферах жизни и науки.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
Научная и учебная литература
В. А. Чуянов. – М.: Педагогика, 1984 – 352 с. Энциклопедический словарь юного физика
Электронные ресурсы
Свободная энциклопедия [Электронный ресурс] - https://ru.wikipedia.org/wiki/Колебания#Классификации_колебаний
Свободная энциклопедия [Электронный ресурс] - https://ru.wikipedia.org/wiki/Математический_маятник#Движение_по_сепаратрисе
Онлайн школа [Электронный ресурс] - https://skysmart.ru/articles/physics/garmonicheskie-kolebaniya
Студенческая библиотека онлайн [Электронный ресурс] - https://studbooks.net/2183466/matematika_himiya_fizika/ispolzovanie_kolebaniy_tehnike