Cum se utilizează un pendul

Un pendul este o greutate suspendată dintr-o tijă sau o sârmă care se leagă înainte și înapoi. Pendule sunt găsite în dispozitive cronometraj precum metronoame, ceasuri de perete, și seismometers oscilând arzatoare tămâie și pot fi folosite pentru a ilustra problemele fizice complexe.

conținut

Pași
Metoda 1Înțelegerea pendulumurilor de bază
Metoda 2utilizarea pendulurilor pentru a preda fizica de bază
Metoda 3folosiți penduluri pentru a efectua măsurători
Sfaturi
Surse și cotatii

pași

Metoda 1
Înțelegerea pendulumurilor de bază

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 1

Aflați că un pendul este o greutate care oscilează liber la capătul unui fir. Înainte de a începe să utilizați un pendul, trebuie să știți ce este și cum funcționează. Din fericire, un pendul nu este altceva decât o greutate agățată care se poate mișca înainte și înapoi. Firul este atașat la un punct fix, astfel încât numai greutatea și firul se pot mișca.

Țineți sfârșitul colierului cu pandantiv sau yoyo între degete și deplasați "greutatea" în partea de jos. Tocmai ți-ai făcut primul pendul!
Un exemplu comun al unui pendul este greutatea mare atârnată pe un ceas de perete antic.

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 2

Pentru a utiliza un pendul, scoateți greutatea și eliberați-o. Asigurați-vă că țineți firul întins și slăbiți greutatea fără să-l împingeți. Greutatea va oscila înainte și înapoi, revenind la aceeași înălțime din care a fost eliberată.

Pendulul va oscila pentru totdeauna, dacă nu se întâmplă nimic să-l întrerupă sau să-și schimbe direcția.
De fapt, forțele externe, cum ar fi frecarea și rezistența la aer, scad viteza pendulului.

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 3

Faceți un pendul simplu cu sârmă, o stivă și o referință, pentru a înțelege mai bine. Dacă învățarea este prin activități practice sau doresc să învețe pe copii cum funcționează pendule, puteți învăța repede cum să facă un pendul pentru a experimenta:

Atașați un capăt al firului la mijlocul unui cadru sau al unei sonde.
Atașați capătul opus unei baterii sau a unei alte greutăți similare.
Echilibrați cadrul de pe spatele a două scaune identice, astfel încât stiva să oscileze liber între ele și să lege fără să lovească nimic.
Țineți teancul susținând firul tensionat și eliberându-l astfel încât să se învârtă înainte și înapoi.

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 4

Recunoașteți vocabularul științific pentru pendulumuri. La fel ca cele mai multe investigații științifice, este posibilă înțelegerea și utilizarea pendulumurilor numai dacă cunosc cuvintele care le descriu.

amplitudine: Punctul cel mai înalt ajunge pendulul.
Bob: Un alt nume pentru greutatea de la capătul pendulului.
echilibru: Punctul central al unui pendul - unde greutatea se odihnește atunci când nu se mișcă.
frecvență: De câte ori un pendul leagă înainte și înapoi într-o anumită perioadă.
perioadă: Momentul în care are loc pendulul pentru a reveni la același punct.

Metoda 2
Utilizarea pendulurilor pentru a preda fizica de bază

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 5

Știți că experimentele cu penduluri reprezintă o modalitate excelentă de a învăța metoda științifică. Metoda științifică a constituit baza cercetării științifice, deoarece grecii antici și pendulul sunt ușor de mișcat și pot vedea rezultate instantanee. Când efectuați oricare dintre următoarele experimente, formulați o ipoteză, discutați despre variabila pe care o testați și comparați rezultatele.

Întotdeauna experimentați de 5-6 ori pentru a vă asigura că rezultatele sunt coerente.
Nu uitați să încercați un singur experiment la un moment dat - altfel, nu veți ști ce a modificat oscilația pendulului.

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 6

Schimbați greutatea de la capătul firului, pentru a învăța despre gravitație. Una dintre cele mai simple modalități de a învăța despre efectele gravitației este prin pendul și rezultatele vă pot surprinde. Pentru a vedea efectele gravitației:

Trageți pendulul la 10 cm și eliberați-l.
Utilizați un cronometru pentru a număra perioada de pendul. Repetați de 5-10 ori.
Adăugați un bob mai greu la pendul și repetați experimentul.
Perioada și frecvența vor fi exact la fel! Asta pentru că gravitatea afectează toate greutățile în același mod. O monedă și o cărămidă, de exemplu, vor cădea la aceeași viteză.

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 7

Schimbați unde renunță greutatea, pentru a afla mai multe despre amplitudine. Atunci când trageți firul mai sus, crește amplitudinea sau punctul înalt al pendulului. Dar schimbă această viteză la care pendulul se întoarce în mâna ta? Repetați experimentul de mai sus, dar trageți pendulul de 20 de centimetri de data aceasta, în loc să schimbați greutatea.

Dacă faceți totul corect, perioada de "pendul" nu se va schimba.
Schimbarea amplitudinii nu schimbă frecvența, fapt util în clasa trigonometriei, știința sunetului și alte câmpuri.

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 8

Schimbați lungimea firului. Repetați experimentul de mai sus, dar în loc să schimbați cantitatea de greutate adăugată sau înălțimea eliberării pendulului, utilizați o sârmă mult mai scurtă sau mai lungă.

De data aceasta veți observa cu siguranță o schimbare. De fapt, modificarea lungimii firului este singurul lucru care modifică perioada și frecvența unui pendul.

Imaginea intitulată Utilizați pendulul Pasul 9

Mergeți mai adânc în fizica pendulului pentru a afla despre inerție, transfer de energie și accelerare. Pentru elevii mai mari sau fizicieni aspirante, pendulele sunt o modalitate foarte bună de a învăța despre relația dintre accelerare, frecare și trigonometria. Căutați "ecuații pendulum" sau dezvoltați propriile experimente pentru a le găsi. Unele întrebări trebuie luate în considerare:

Cu ce viteză se mișcă bobul la cel mai jos punct? Cum aflați viteza de bob la orice punct?
Cât de multă energie cinetică are bob-ul în orice punct al pendulului? Pentru ajutor, utilizați ecuația: Energia cinetică = 0,5 x Bob Masa x Viteza²
Cum puteți anticipa perioada unui pendul, pe baza lungimii firului?

Metoda 3
Folosiți penduluri pentru a efectua măsurători

Imaginea intitulată Utilizați pasul 10 al pendulului

Reglați lungimea firului pentru a măsura timpul. Deși trăgând mai multe fire și schimbând greutatea nu schimbă perioada, crește sau scade lungimea firului. Asta e modul în care sunt făcute ceasurile vechi - schimba perfect lungimea pendulului, se poate face o perioadă, sau plină desfășurare, durează de două secunde. Numărați numărul de perioade și veți ști cât timp a trecut.

Ceasurile cu pendul sunt atașate la angrenaje, astfel încât de fiecare dată când pendulul se leagă, mâna a doua a ceasului se mișcă.
Într-un ceas de perete vechi, greutatea care oscilează într-o direcție face "bifarea" iar oscilația din spate face "bifarea".

Imaginea intitulată Utilizați pasul 11 al pendulului

Utilizați pendulul pentru a măsura vibrațiile din apropiere, inclusiv cutremurele. Seismografii, mașini care măsoară intensitatea și direcția cutremurelor, sunt penduluri complexe care mișcă pene când se mișcă crusta pământului. Deși calibrarea unui pendul pentru a măsura numai plăcile tectonice este extrem de complicată, puteți transforma orice pendul pe un seismograf de bază, folosind un pix și unele de hârtie.

Atașați un pix sau un creion la greutatea de la capătul pendulului.
Plasați o bucată de hârtie sub pendul, astfel încât penul să atingă hârtia și să lase urme.
Scoateți ușor pendulul, dar nu și firul. Cu cât înălțați pendulul mai puternic, cu atât sunt mai mari semnele pe hârtie. Acest lucru corespunde unui cutremur mai mare.
Adevătoarele seismografe au o bucată de hârtie rotativă, astfel încât să puteți vedea puterea cutremurului în timp.
Pendulurile au fost deja folosite pentru măsurarea cutremurelor în anul 132 d.Hr. în China.

Imaginea intitulată Utilizați pasul 12 al pendulului

Utilizați un pendul special, numit Pendulul Foucault, pentru a dovedi că Pământul se rotește. Deși oamenii știau că Pământul se învârte în jurul axei proprii, Pendulumul lui Foucault a fost prima dovadă vizibilă a conceptului. Pentru ao reproduce, veți avea nevoie de un pendul mare, de cel puțin 5 metri, cu o greutate mai mare de 11,5 kg, pentru a minimiza variabilele externe, cum ar fi vântul sau frecare.

Puneți pendulul în mișcare, suficient de lung pentru ca acesta să se învârtă pentru o lungă perioadă de timp.
Odată cu trecerea timpului, veți observa că pendulul se învârte într-o direcție diferită de cea în care ați început-o.
Acest lucru se întâmplă deoarece pendulul se mișcă într-o linie dreaptă, în timp ce Pământul de sub el se rotește.
În emisfera nordică, pendulul se rotește în sensul acelor de ceasornic și, în sud, în sens contrar acelor de ceasornic.
Deși este complicat, puteți utiliza un pendul Foucault pentru a calcula latitudinea folosind o ecuație trigonometrică.

sfaturi

Este posibil să aveți nevoie de doi oameni pentru a face aceste experimente cu exactitate - unul pentru a utiliza pendulul și altul pentru a număra timpul.
Dacă doriți să realizați un pendul mai precis, utilizați un alt fir pentru a menține greutatea la înălțimea dorită. Ardeți capătul firului pentru a "înclina" greutatea. Acest lucru vă împiedică să împingeți în greșeală greutatea înainte sau în lateral când o eliberați.
Unii oameni cred că pendulumurile au și puteri divine speciale.