Lihtpendel
1 · Ennusta
Kui pendli pikkuse kahekordistad, mis juhtub tema perioodiga? Kas raskuse raskemaks tegemine muudab perioodi üldse?
- Pikemal pendlil on pikem periood (võngub aeglasemalt); massil pole mõju.
- Pikemal pendlil on lühem periood (võngub kiiremini).
- Raskem raskus võngub aeglasemalt, niidi pikkusest sõltumata.
2 · Seadista
- Ava pendli eelseadistus mehaanika liivakastis.
- Kinnita, et raskusel olev kiiruse sond on elav Matemaatika paneelis — sa loed tema tippväärtuse iga võnke põhjas.
- Sea igas reas raskuse mass, niidi pikkus ja vabastusnurk püstisest, siis vabasta raskus ja lase tal võnguda.
3 · Kogu andmeid
| Mass (kg) | Niidi pikkus (m) | Vabastusnurk (°) | Periood (s) | Maksimumkiirus (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | 15.00 | ||
| 1.00 | 1.50 | 20.00 | ||
| 1.00 | 2.00 | 10.00 |
Joonista periood (s) vs niidi pikkus (m) oma kolme rea jaoks. Kas seos on sirge?
4 · Analüüsi
- Arvuta ühe rea jaoks raskuse maksimumkiirus võnke põhjas energia jäävust kasutades (½mv² = mgh, kus h = L(1 − cos θ₀)) ja võrdle seda elava kiiruse sondi näiduga. Kas nad kattuvad?
- Vaata perioodi veergu üle kõigi kolme rea. Kas see sõltub raskuse massist? Kasuta valemit, et selgitada, miks või miks mitte.
5 · Laienda
- Perioodi valem T = 2π√(L/g) eeldab väikseid vabastusnurki. Ennusta, mis juhtub päris perioodiga, kui vabastusnurk kasvab üle 30° — kas liivakasti mõõdetud periood ikka vastaks valemile?
- Võnke põhjas liigub pendel kõige kiiremini. Kuhu läks tema algne gravitatsiooniline potentsiaalne energia ja miks kogusumma jääb paljude võnkumiste jooksul (peaaegu) konstantseks?
Selle eksperimendi füüsika
Pendli periood (väikenurkne)
Väikeste vabastusnurkade korral sõltub lihtpendli periood ainult tema pikkusest ja gravitatsioonist — mitte raskuse massist ega vabastuskaugusest.
Gravitatsiooniline potentsiaalne energia
Kõrgus, mille raskus vabastuspunktist võnke põhja langeb, h = L(1 − cos θ₀), määrab, kui palju potentsiaalset energiat kineetiliseks muutub — ja seega kui kiiresti raskus põhjas liigub.
Mehhaanika
- Heitkeha liikumine ja kineetiline energia
- Pall kaldpinnal: energia hõõrdumata nõlval
- Plokk hõõrdumise kaldpinnal: statsionaarse hõõrdumise läve leidmine
- Lõppkiirus: langemine takistusega
- Jõulabor: Newtoni teine seadus
- Vastasse jõud: Newtoni teine seadus ja impulss
- Põrkav pall: energiakad põrkel
- Elastsed kokkupõrked ja impulsi jäävus
- Mitteelastne kokkupõrge ja impulsi jäävus
- Newtoni hark: impulsi ja energia ülekanne
- Raskus vedrul: lihtharmooniline võnkumine
- Ühtlane ringliikumine ja tsentripetaaljõud