Як зробити маятник і користуватися ним
Маятники доставлять вам величезну радість і їх легко зробити! В основному, маятник являє собою якийсь об`єкт, який звисає з певною зафіксованою конструкції. Він гойдається взад-вперед під вплив гравітації. Раніше маятники використовувалися в годинах для роботи стрілок, або щоб показати рух Землі, крім того, вони самі по собі відмінний експеримент!
Кроки
Метод 1 з 3: Створення маятника
1
Зберіть необхідні матеріали. Цей експеримент з маятником з легкістю можна виконати вдома. Важливо підготувати всі матеріали заздалегідь. Ця стаття допоможе вам зробити один маятник, але ви можете зробити куди більше маятників різних розмірів! Поки що переконаєтеся, що довжина нитки більше 70 см.- Візьміть два стільці і рейку. Вам необхідні стільці і рейка, щоб створити каркас для вашого маятника. Маятник буде звисати з рейки, що спирається на два стільці.
- Вам знадобляться ножиці і, можливо, скотч. Скотч знадобиться, якщо ви вирішите використовувати монети, а не шайби.
- Довжина мотузки повинна бути як мінімум 70 см., Але краще ще довшим. Це може бути як мотузка, так і нитка, залежно від того, що у вас є.
- Секундомір знадобиться для вимірювання, наприклад, періоду коливань маятника і того, як він змінюється період залежно від кута маятника або довжини.
- Ви можете використовувати 5 шайб або 3 монети для створення вантажу. Це відповідний вантаж, який ви з легкістю знайдете у себе вдома.
2
Поставте два стільці спинка до спинки. Вам потрібно буде відсунути їх один від одного на метр, тому що вам знадобиться покласти на їх спинки рейку. Переконайтеся в тому, що стільці поставлені спина до спини, інакше сидіння стільця будуть заважати роботі маятника.- Покладіть рейку на спинки стільців і переконайтеся, що вона розташована по центру. Якщо рейка відхилиться від центрального положення, ваші підрахунки можуть виявитися невірні.
- Щоб зміцнити рейку на спинках стільців, ви можете приклеїти її скотчем.
3
Відріжте мотузку довжиною 70 см. Після того як ви закінчите з мотузкою, половина справи вже буде зроблена. Все що вам залишається зробити - прикріпити вантаж. Якщо ви вирішите зробити кілька маятників різної довжини, то ви, ймовірно, знайдете залежність частоти маятника (яка частота коливань вперед-назад за одну секунду) від довжини мотузки.- Прив`яжіть мотузку до середини рейки. Якщо ви зробите все правильно, маятник НЕ БУДЕ зачіпати стільці.
4
Прив`яжіть 5 металевих шайб до іншого кінця мотузки. Це і є вантаж, який робить маятник маятником. Замість шайб ви можете використовувати монети. Примотати їх скотчем до кінця мотузки.- Ви можете помітити, що маятник з важким вантажем рухається з такою ж швидкістю, що і з легким (як поролоновий кульку з магазину тканин, наприклад), тому що через сил гравітації прискорення (швидкість) падаючого об`єкта однакова, і не важливо, скільки він важить.
Метод 2 з 3: Використання маятника
1
Потягніть за мотузку так, щоб створити кут по відношенню до рейки. Робиться це так: візьміться за вантаж (шайби або монети), прикріплений до мотузки. Частота коливань маятника буде змінюватися в залежності від кута нахилу.- Наприклад, якщо ви створите кут 90 градусів, то частота коливань буде абсолютно інша, ніж при куті в 45 градусів.
2
Відпустіть маятник. Переконайтеся в тому, щоб маятник нічого не зачепив, після того як ви його відпустите. Якщо він що-небудь зачепить - вам доведеться починати заново. Коли ви його відпустите, вам потрібно буде відразу почати заміряти час, так що будьте готові.
3
Обчисліть час одного коливання. Почніть відраховувати час, як тільки відпустіть маятник. Коли маятник повернеться у вихідній положення, зупиніть секундомір. Буде зручніше, якщо ви знайдете собі помічника. Таким чином, він буде засікати час, а ви зосередитеся на маятнику.- Одна така дуга, яку проробляє маятник, називається період коливання маятника. Ви так само можете заміряти частоту коливань, визначивши, скільки коливань маятник робить за секунду.
4
Знову відпустіть маятник. Засічіть час, щоб визначити, чи повториться минулий результат і цього разу. Переконайтеся в тому, що ви не змінили кут. Ви помітили якісь зміни?
5
Запишіть ваші спостереження. Відзначте яка була частота коливань і період коливання маятника в кожному окремому випадку. Таким чином, коли ви почнете ставити незвичайні експерименти, ви вже будете знати, як це працює.- Це допоможе вам зрозуміти принцип роботи двох основних видів маятників. Один для визначення часу. Інший називається маятником Фуко. У першого, рух маятника приводить в дію стрілки годинника.
- Маятник Фуко призначений для демонстрації обертання Землі. Він повинен бути величезним (іноді вище двох поверхів), щоб гойдатися більший період часу.
Метод 3 з 3: Робіть надзвичайні експерименти з вашим маятником
1
Відріжте друге мотузку. Використання двох (а може навіть і трьох) мотузок допоможе вам дізнатися про решту можливостей маятника. Друга мотузка повинна бути коротше, ніж перша. Або прикріпіть до неї вантаж, який важить менше, ніж вантаж на першому.- Відріжте мотузку довжиною 35 см., Якщо хочете дізнатися, як руху маятника залежать від розміру мотузки.
- Прив`яжіть мотузку на відстані 20-30 см. Від першої. Так вони не Перекрутіть в процесі досвіду.
2
Змініть вагу. Спробуйте повісити на кожну мотузку різну вагу і поспостерігайте, як змінюється період коливань і частота. Засічіть час, що зрозуміти, чи є різниця.- Повторіть експеримент декілька разів (близько п`яти) і обчисліть середню величину або кількість коливань маятника. Так ви дізнаєтеся середнє арифметичне руху маятника.
3
Змініть кут. Так як невелика зміна кута, навряд чи зробить великий вплив на результати, спробуйте сильно змінити кут, щоб зрозуміти принцип роботи маятника. Наприклад, спочатку встановіть кут 30 градусів, а потім 90 градусів.- І знову повторимо, коли ви експериментуєте з маятником, потрібно зробити близько п`яти повторень, щоб отримати правдоподібні дані.
4
Змініть довжину. З`ясуйте, що станеться зі швидкістю маятника, якщо змінити довжину мотузки. Засічіть час, щоб дізнатися, чи буде короткий маятник швидше або довжина не має значення.- Повторюйте знову, і знову, і знову. Обчисліть середній час і коливання кожного маятника.
Поради
- Не використовуйте тендітні або дорогі матеріали. Вони можуть зламатися.
- Мотузка повинна бути набагато довший, ніж діаметр вантажу.
Попередження
- Не використовуйте занадто важкий вантаж, інакше нитка може обірватися.
Що вам знадобиться
- Два стільці
- Рейка
- Мотузка
- Ножиці
- Секундомір
- Скотч
- П`ять шайб (десять, якщо ви збираєтеся робити два маятника) або три монети (шість, якщо ви будете робити два маятника)
