Mekanikk
Pendel
Se pendelloddet øke farten i bunnen og stanse opp i toppen av hver sving.
Pendel — interaktiv Mekanikk-simulering. Se pendelloddet øke farten i bunnen og stanse opp i toppen av hver sving. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Enkel harmonisk svingning
En pendel svinger frem og tilbake fordi tyngdekraften gir en tilbakevendende kraft mot likevekten. For små vinkler er bevegelsen tilnærmet enkel harmonisk.
Når pendelloddet flyttes, trekker tyngdekraftens komponent langs buen det tilbake mot det laveste punktet. Denne tilbakevendende kraften får loddet til å svinge — raskere i bunnen, tregere i vendepunktene, gjentatt i en regulær syklus.
- T ≈ 2π√(L/g) (små vinkler)
- Tilbakevendende kraft ∝ forskyvning (liten θ)
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
Hvis du dobler en pendels lengde, hva skjer med perioden dens? Endrer det noe å gjøre loddet tyngre?
Prediksjoner å veie
- En lengre pendel har lengre periode (svinger frem og tilbake saktere); masse har ingen effekt.
- En lengre pendel har kortere periode (svinger frem og tilbake raskere).
- Et tyngre lodd svinger saktere, uavhengig av taullengden.
Variabelroller
Hva du setter:
- Masse (kg)
- Taullengde (m)
- Utløsningsvinkel (°)
Hva du måler:
- Periode (s)
- Maks fart (m/s)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne Pendel-forhåndsinnstillingen i mekanikk-sandkassen.
- Bekreft at fartssonden på loddet er live i Matematikk-panelet — du vil avlese toppverdien dens ved bunnen av hver sving.
- For hver rad, sett loddets masse, taullengden og utløsningsvinkelen fra loddrett, slipp deretter loddet og la det svinge.
Styrende likning
Pendelperiode (små vinkler) — T = 2π·√(L / g)
For små utløsningsvinkler avhenger en enkel pendels periode bare av lengden og tyngdekraften — ikke av loddets masse eller hvor langt det slippes.
Gravitasjonell potensiell energi — PE = m·g·h
Høyden loddet faller fra utløsningspunktet til bunnen av svingen, h = L(1 − cos θ₀), setter hvor mye potensiell energi som omformes til kinetisk energi — og dermed hvor raskt loddet beveger seg ved bunnen.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For én rad, beregn loddets maksfart ved bunnen av svingen med energibevaring (½mv² = mgh, med h = L(1 − cos θ₀)) og sammenlign den med avlesningen i sanntid fra fartssonden. Er de enige?
- Se på periodekolonnen på tvers av alle tre radene. Avhenger den av loddets masse? Bruk formelen til å forklare hvorfor eller hvorfor ikke.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Periodeformelen T = 2π√(L/g) antar små utløsningsvinkler. Forutsi hva som skjer med den reelle perioden etter hvert som utløsningsvinkelen vokser forbi 30° — ville sandkassens målte periode fortsatt matche formelen?
- Ved bunnen av svingen beveger pendelen seg raskest. Hvor ble den innledende gravitasjonelle potensielle energien av, og hvorfor forblir totalen (nesten) konstant over mange svingninger?
- 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 pendelen
- Velg pendelloddet
- Trykk Spill av
- Frem og tilbake
- Åpne dataene
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.