Một số dụng cụ thí nghiệm Vật Lý đơn giản tự làm
một số dụng cụ thí nghiệm Vật Lý đơn giản tự làm 1) Ghi đồ thị dao động của con lắc lò xo
a) Vật liệu dụng cụ cần thiết: - Một xe lăn có trục quay trơn ít ma
sát; - Một động cơ một chiều 1,5v; - Hai lò xo có độ đàn hồi 2N/ cm; -
Một ống trụ bằng nhựa (ống nước) hay kim loại đường kính 1,5cm, dài
10cm; - Băng giấy mềm kích thước 7cm x 60cm; - Một mặt phẳng bằng nhôm
nhẵn có kích thước 10cm x 40cm (có thể lấy một ống nhôm làm khung cửa
nhôm kính có tiết diện thẳng hình chữ nhật); - Băng dính; - Một pin
tiểu có giá lắp pin và công tắc; - Dây điện bọc, nhỏ 50cm; - Dây
cua-roa mắc vào động cơ để kéo ống trụ; - Một bút lông để viết chữ Hán;
- Thỏi mực tàu
b) Gia công các chi tiết: - Lắp hai cọc vuông góc với mặt phẳng nhôm ở
hai đầu để căng hai lò xo; - Lắp vào hai đầu ống trụ hai miếng nhựa hay
sắt tây có khoan một lỗ ở đúng tâm đường kính 1mm, vừa một nan hoa xe
đạp; - Lấy một đoạn nan hoa xe đạp mạ, uốn thẳng luồn qua hai miếng
nhựa ở hai đầu ống trụ, dùng làm trục quay cho ống trụ; - Cắt một đoạn
ở đầu bút lông, buộc chặt lên trên xe lăn, để ngòi bút lông lồi ra khỏi
xe độ 1,5cm; - Dùng hai miếng đồng hay nhôm lắp vào mặt phẳng nhôm để
làm giá đỡ cho ống trụ dọc theo mặt phẳng nhôm, ở ngang vị trí xe lăn
khi cân bằng, cách khoảng 1,5cm; - Lắp động cơ lên mặt phẳng nhôm ở
phía dưới ống trụ, sao cho dây cua- roa lồng qua trục động cơ và ống
trụ vừa căng khít để khi động cơ quay có thể kéo theo hình trụ.
c) Lắp ráp thiết bị: - Lắp toàn bộ các chi tiết lên
- Chú ý điều chỉnh cho hai lò xo vừa đủ căng để cho khi xe lăn lệch ra
khỏi vị trí cân bằng, không lò xo nào bị trùng lại, giữ cho xe lăn luôn
chuyển động thẳng.
- Điều chỉnh đầu bút lông sao cho khi xe chuyển động, đầu mềm của bút lông hơi chạm vào hình trụ đủ vạch lên đó một vạch nhỏ.
- Dùng băng dính dán một đầu băng giấy trắng vào hình trụ. Đầu kia băng
giấy để tự do, thõng xuống đất. Lấy một đoạn nan hoa xe đạp dán vào đầu
tự do của băng giấy để giữ cho băng giấy luôn luôn được căng, tì sát
vào ống trụ khi ống trụ quay.
d) Vận hành:
- Lấy mực viết chữ Hán tẩm vào đầu bút lông.
- Để xe lăn đứng yên, đóng công tắc cho động cơ hoạt động, kéo theo
hình trụ và băng giấy. Bút lông vạch một đường thẳng Ot trên băng giấy,
chiều dài đường Ot tỉ lệ với thời gian chuyển động.
- Mở công tắc cho động cơ và băng giấy đứng yên. Kéo xe lăn lệch ra
khỏi vị trí cân bằng theo chiều dọc của lò xo 2cm. Buông tay cho xe dao
động tự do. Bút lông sẽ vạch một đường ox vuông góc với đường Ot.
Khoảng Ox tỉ lệ với độ dời của xe khi dao động.
- Cho động cơ quay (băng giấy chuyển động), đồng thời thả cho xe lăn
dao động, bút lông sẽ vạch trên băng giấy một đường cong có dạng hình
sin. Đường cong này cho biết sự biến thiên của độ dời Ox theo thời gian
t. Đường cong có dạng hình sin chứng tỏ x biến thiên theo t theo một
hàm số hình sin như đã chứng minh bằng lí thuyết: x = A sint.
Chú ý: Vì con lắc lò xo là xe lăn ở đây có ma sát đáng kể nên dao động
tắt dần, biên độ của hình sin giảm dần. Trong vài chu kỳ đầu sự tắt dần
không đáng kể, đồ thị gần đúng là hình sin.
2) Nguồn dao động tuần hoàn có tần số ổn định
a) Dụng cụ vật liệu cần thiết: - Một động cơ điện có vận tốc quay không
đổi, có thể là động cơ một chiều 3v bán ở cửa hàng đồ điện hay tháo ở
đồ chơi trẻ em; - Một puli nhựa có thể lắp chặt vào trục động cơ hay
một miếng nhựa cứng cắt từ thước kẻ nhựa kích thước 1cmx1cm; - Một
thanh đàn hồi bằng kim loại kích thước 1,5cmx15cm; Một đế bằng gỗ; -
Giá lắp 2 pin tiểu mắc nối tiếp
b) Gia công các chi tiết: - Làm đĩa cam: Dùng dao gọt puli thành hình đĩa cam có một mũi nhọn
Nếu dùng miếng nhựa thì lấy dùi hơ nóng dùi một lỗ vừa bằng đường kính
trục động cơ rồi cũng dùng dao gọt thành một đĩa hình cam; - Làm thanh
đàn hồi dao động: Khoan một lỗ nhỏ ở gần một đầu thanh kim loại. Dùng
vít bắt chặt đầu đó vào một giá đỡ bằng gỗ
c) Lắp ráp thiết bị: - Đầu tiên cố định động cơ trên đế gỗ: dùng một
đai bằng sắt tây ròng quanh vỏ động cơ, lấy hai đinh vít bắt chặt hai
đầu đai xuống đế gỗ; - Lắp thanh kim loại đàn hồi lên một giá đỡ sao
cho đầu tự do của thanh kim loại hơi tì nhẹ vào đầu mũi đĩa cam. Khi
động cơ quay mỗi vòng chỉ có đầu mũi đĩa cam chạm vào thanh L; - Hai
đầu dây lấy điện vào động cơ nối với hai đầu của nguồn điện một chiều
gồm 2 pin tiểu 1,5v mắc nối tiếp, qua một công tắc.
d) Vận hành:- Đóng công tắc điện, động cơ điện một chiều này sẽ quay
đều với một tần số xác định khoảng 20 vòng/s. Khi chạy có tải vận tốc
quay sẽ nhỏ hơn; - Mỗi vòng quay mũi đĩa cam sẽ chạm vào đầu tự do của
thanh đàn hồi một lúc, tác dụng một lực kích thích. Kết quả là thanh
đàn hồi sẽ dao động cưỡng bức với cùng tần số của trục quay của động
cơ, nếu thanh đàn hồi có tần số riêng gần bằng tần số của động cơ xảy
ra hiện tượng cộng hưởng, biên độ dao động của thanh sẽ tăng lên rất
nhanh. Bằng thức nghiệm ta điều chỉnh chiều dài thanh đàn hồi để cho
biên độ dao động của đầu thanh độ 2-3mm là vừa.