Mekanik
Pendul
Se loddet sætte fart op i bunden og holde pause i toppen af hvert sving.
Pendul — interaktiv Mekanik-simulation. Se loddet sætte fart op i bunden og holde pause i toppen af hvert sving. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Harmonisk svingning
Et pendul svinger frem og tilbage, fordi tyngdekraften giver en returkraft mod ligevægten. Ved små vinkler er bevægelsen tilnærmelsesvis simpelt harmonisk.
Når loddet er slået ud, trækker tyngdekraftens komponent langs banen det tilbage mod det laveste punkt. Den returkraft får loddet til at svinge — hurtigere i bunden, langsommere ved vendepunkterne, i en regelmæssig cyklus.
- T ≈ 2π√(L/g) (små vinkler)
- Returkraft ∝ udsving (lille θ)
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
Hvis du fordobler et penduls længde, hvad sker der så med dets svingningstid? Ændrer det noget at gøre loddet tungere?
Forudsigelser at afveje
- Et længere pendul har en længere svingningstid (svinger langsommere frem og tilbage); massen har ingen betydning.
- Et længere pendul har en kortere svingningstid (svinger hurtigere frem og tilbage).
- Et tungere lod svinger langsommere, uanset rebets længde.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Masse (kg)
- Reblængde (m)
- Udløsningsvinkel (°)
Det, du måler:
- Svingningstid (s)
- Maksimal fart (m/s)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen Pendul i mekanik-sandkassen.
- Kontrollér, at fartmåleren på loddet er aktiv i matematikpanelet — du aflæser dens maksimalværdi i bunden af hvert sving.
- Indstil for hver række loddets masse, reblængden og slippesvinklen fra lodret, slip derefter loddet, og lad det svinge.
Styrende ligning
Pendulets svingningstid (små vinkler) — T = 2π·√(L / g)
Ved små slippesvinkler afhænger et simpelt penduls svingningstid kun af dets længde og tyngdeaccelerationen — ikke af loddets masse eller hvor langt det trækkes ud.
Gravitationel potentiel energi — PE = m·g·h
Højden, loddet falder fra sit slippespunkt til bunden af svinget, h = L(1 − cos θ₀), bestemmer, hvor meget potentiel energi der omdannes til kinetisk energi — og dermed, hvor hurtigt loddet bevæger sig i bunden.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for én række loddets maksimale fart i bunden af svinget ved hjælp af energibevarelse (½mv² = mgh, med h = L(1 − cos θ₀)), og sammenlign med din live aflæsning på fartmåleren. Stemmer de?
- Se på svingningstidskolonnen på tværs af alle tre rækker. Afhænger den af loddets masse? Brug formlen til at forklare hvorfor eller hvorfor ikke.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Svingningstidsformlen T = 2π√(L/g) forudsætter små slippesvinkler. Forudsig, hvad der sker med den rigtige svingningstid, når slippesvinklen kommer over 30° — ville sandkassens målte svingningstid stadig matche formlen?
- I bunden af svinget bevæger pendulet sig hurtigst. Hvor blev dets oprindelige gravitationelle potentielle energi af, og hvorfor forbliver den samlede (næsten) konstant over mange sving?
- AP Physics 1 — Unit 7: Oscillations
- AP Physics C: Mechanics — Unit 7: Oscillations
- IB Physics — A.1 Kinematics
- IB Physics — C.1 Simple harmonic motion
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- Velkommen til pendulet
- Vælg loddet
- Tryk på Afspil
- Frem og tilbage
- Åbn dataene
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →