Preprosto nihalo
1 · Predvidi
Če podvojiš dolžino nihala, kaj se zgodi z njegovim nihajnim časom? Ali težja teža nihala sploh spremeni nihajni čas?
- Daljše nihalo ima daljši nihajni čas (niha tam in nazaj počasneje); masa nima učinka.
- Daljše nihalo ima krajši nihajni čas (niha tam in nazaj hitreje).
- Težja teža niha počasneje, ne glede na dolžino vrvi.
2 · Pripravi
- Odpri prednastavitev Nihalo v peskovniku mehanike.
- Preveri, da je sonda hitrosti na teži živa v plošči Matematika — njen vrhovni odčitek boš bral na dnu vsakega zamaha.
- Za vsako vrstico nastavi maso teže, dolžino vrvi in kot izpusta od navpičnice, nato spusti težo in pusti jo nihati.
3 · Zberi podatke
| Masa (kg) | Dolžina vrvi (m) | Kot izpusta (°) | Nihajni čas (s) | Največja hitrost (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | 15.00 | ||
| 1.00 | 1.50 | 20.00 | ||
| 1.00 | 2.00 | 10.00 |
Nariši nihajni čas (s) proti dolžini vrvi (m) za svoje tri vrstice. Je razmerje premica?
4 · Analiziraj
- Za eno vrstico izračunaj največjo hitrost teže na dnu zamaha z ohranitvijo energije (½mv² = mgh, s h = L(1 − cos θ₀)) in primerjaj z živim odčitkom sonde hitrosti. Se strinjata?
- Poglej stolpec nihajnega časa po vseh treh vrsticah. Ali je odvisen od mase teže? Z formulo razloži zakaj da ali ne.
5 · Razširi
- Formula nihajnega časa T = 2π√(L/g) privzema majhne kote izpusta. Napovej, kaj se zgodi s pravim nihajnim časom, ko kot izpusta zraste čez 30° — ali bi merjeni nihajni čas peskovnika še vedno ustrezal formuli?
- Na dnu zamaha se nihalo giblje najhitreje. Kam je šla njegova začetna gravitacijska potencialna energija in zakaj skupna ostane (skoraj) konstantna čez mnogo zamahov?
Fizika za tem poskusom
Nihajni čas nihala (majhni koti)
Pri majhnih kotih izpusta je nihajni čas preprostega nihala odvisen samo od njegove dolžine in težnosti — ne od mase teže niti od tega, kako daleč ga spustiš.
Gravitacijska potencialna energija
Višina, za katero teža pade od točke izpusta do dna zamaha, h = L(1 − cos θ₀), določa, koliko potencialne energije se pretvori v kinetično — in torej kako hitro se teža giblje na dnu.
Mehanika
- Met telesa in kinetična energija
- Žoga na klančini: energija na klančini brez trenja
- Blok na klančini s trenjem: iskanje praga trenja mirovanja
- Končna hitrost: padanje skozi upor
- Laboratorij sil: Newtonov drugi zakon
- Nasprotne sile: Newtonov drugi zakon in gibalna količina
- Poskakujoča žoga: izguba energije ob udarcu
- Prožni trki in ohranitev gibalne količine
- Neprožni trk in ohranitev gibalne količine
- Newtonovo nihalo: prenos gibalne količine in energije
- Masa na vzmeti: preprosto harmonično gibanje
- Enakomerno kroženje in centripetalna sila