# Physic Experiment 4

Topics: Hooke's law, Force, Elasticity Pages: 6 (1302 words) Published: November 23, 2014
Title
Experiment with a spiral spring (Oscillation)
Objective
1. To show how the time of vertical oscillation depends on the load   2. To determine the spring constant
3. To determine the effective mass of the spring

Introduction

In  this  experiment,  it  is  to  show  how  the  time  of vertical oscillation depends on the load,

to  determine  the  spring  constant  and  to  determine  the  effective  mass  of  the  spring.  An  ideal  spring  is  remarkable  in  the  sense  that  it  is  a  system  where  the  generated  force  is  linearly  dependent  on  how  far  it  is  stretched.  This  behaviour  is  described  by  Hooke's  law. Hooke’s Law  states  that  to  extend  a  string  by  an  amount  x  from  its  previous  position,  one  needs  a  force  F  which  is  determined  by  F  = kx. Here k is the spring constant which is a quality particular to each  spring.  Therefore  in   order  to  verify  Hooke’s  Law,  you  must  verify  that  the  force  F  and  the  distance  the  spring  is  stretched  are  proportional to each other (that just means linearly dependant  on each other), and that the constant of proportionality is k) (Ahmad, Z etc, 2007).

In  this  experiment  a   spring  is suspended vertically from a clamp attached to the stand. At

the  bottom  end  (which  is  the  free  end)  of the spring a load of mass, m is suspended. So the force  acting  on  the  spring  is  the  weight of the load which acts vertically downward and the spring gets  extended.  Due  to  the  elastic  property  of  the  spring,  it  tries to regain its initial size, hence applies  a  counter  force  on  the  load,  which  is  called  the  restoring  force  of  the  spring  (Ahmad,  Z  etc,  2007).

When  a  mass is suspended from a spring and the  system is allowed to reach equilibrium,

Newton's  Second  Law  tells  us  that  the  magnitude  of  the  spring  force  equals  the  weight  of  the  body.  Therefore,  if  we  know  the  mass  of  a  body  at  equilibrium,  we  can  determine  the  spring  force acting on the body (Ahmad, Z etc, 2007).

Apparatus
Spiral spring, stands and clamps, slotted masses and hanger, stopwatch.
Procedure
1. The spring was suspended from a firm support of two wooden blocks which was clamped by        the retort stand’s clamps.

2. 50g of slotted mass was attached to the free lower end of the spring.
3. The spring was pulled down vertically 2cm from it’s original position after the 50g slotted       mass was attached and it was let go to execute 20 complete vertical oscillations.
4. The time taken by the suspended load to execute 20 complete vertical oscillations was       measured and recorded.

5. The timing for two times was repeated and recorded to get the mean time of the complete       vertical oscillations.

6. The load of 50g was increased one by one and was repeated for 20 complete vertical       oscillations for each increase of load until a maximum load of 250g (five different loads : 50g,       100g, 150g, 200g, 250g).

7. All the readings was recorded and tabulated in the table below

Results

Time  for  20
oscillations

m/g

m/kg

t1/s

t2/s

t3/s

Mean
t/s

50

0.05

14.75

15.87  18.62  16.41  0.82

0.67

100

0.l0

18.62

18.21  18.54  18.46  0.92

0.85

150

0.15

21.84

21.43  21.60  21.62  1.08

1.17

200

0.20

24.54

24.74  24.43  24.57  1.23

1.51

250

0.25

28.19

27.24  27.54  27.66  1.38

1.90

0.25−0.10
= 7 s²/kg
T2= 4π2/k (m+mo)
7 = 4π2/k
k = 5.640  s²/kg
mo  = y­intercept
= 0.1657 kg

Time  for  1 oscillation  T²/s²
(period time)T/s

Discussion
A  law  which  is used to determine the elastic properties of a body is established by Robert  Hooke,  an ...