Mekanik
Pendel
Se pendelkulan öka farten i botten och stanna till vid toppen av varje svängning.
Pendel — interaktiv Mekanik-simulering. Se pendelkulan öka farten i botten och stanna till vid toppen av varje svängning. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
harmonisk svängning
En pendel svänger fram och tillbaka eftersom gravitationen ger en återförande kraft mot jämvikten. För små vinklar är rörelsen approximativt en enkel harmonisk svängning.
När pendelvikten förskjuts drar gravitationens komposant längs bågan tillbaka den mot den lägsta punkten. Den återförande kraften får vikten att svänga — snabbare i botten, långsammare vid vändpunkterna, upprepat i en regelbunden cykel.
- T ≈ 2π√(L/g) (små vinklar)
- Återförande kraft ∝ utslag (litet θ)
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Om du fördubblar en pendels längd, vad händer då med dess svingningstid? Ändrar det alls svingningstiden att göra pendelkroppen tyngre?
Förutsägelser att väga
- En längre pendel har längre svingningstid (svänger fram och tillbaka långsammare); massan har ingen effekt.
- En längre pendel har kortare svingningstid (svänger fram och tillbaka snabbare).
- En tyngre pendelkropp svänger långsammare, oavsett linlängd.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Massa (kg)
- Linlängd (m)
- Släppvinkel (°)
Det du mäter:
- Svingningstid (s)
- Maxfart (m/s)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Pendel i sandlådan för mekanik.
- Kontrollera att hastighetsproben på pendelkroppen är aktiv i Matematikpanelen — du kommer att läsa av dess toppvärde i bottläget av varje svängning.
- Ställ in för varje rad pendelkroppens massa, linlängden och startvinkeln från vertikalen, släpp sedan pendelkroppen och låt den svänga.
Styrande ekvation
Pendelns svingningstid (små vinklar) — T = 2π·√(L / g)
Vid små startvinklar beror en enkel pendels svingningstid bara på dess längd och gravitationen — inte på pendelkroppens massa eller hur långt ut den dras.
Gravitationell potentiell energi — PE = m·g·h
Höjden som pendelkroppen faller från släppunkten till svängningens botten, h = L(1 − cos θ₀), bestämmer hur mycket lägesenergi som omvandlas till rörelseenergi — och därmed hur snabbt pendelkroppen rör sig i botten.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för en rad pendelkroppens maxfart i svängningens bottläge med energibevarande (½mv² = mgh, med h = L(1 − cos θ₀)) och jämför med din live-avläsning på hastighetsproben. Stämmer de överens?
- Titta på kolumnen för svingningstid över alla tre rader. Beror den på pendelkroppens massa? Använd formeln för att förklara varför eller varför inte.
Var det här syns utanför labbet
- Formeln för svingningstiden T = 2π√(L/g) antar små startvinklar. Förutsäg vad som händer med den verkliga svingningstiden när startvinkeln växer över 30° — skulle sandlådans uppmätta svingningstid fortfarande stämma med formeln?
- I svängningens bottläge rör sig pendeln som snabbast. Vart tog dess ursprungliga lägesenergi vägen, och varför förblir totalen (nästan) konstant över många svängningar?
- 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
- Välkommen till pendeln
- Välj pendelvikten
- Tryck på Spela upp
- Fram och tillbaka
- Öppna data
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.