Basit Sarkaç
1 · Tahmin Et
Bir sarkacın uzunluğunu iki katına çıkarırsanız periyodu ne olur? Sarkacın ucundaki kütleyi ağırlaştırmak periyodu değiştirir mi?
- Daha uzun bir sarkacın periyodu daha uzundur (ileri geri daha yavaş sallanır); kütlenin hiçbir etkisi yoktur.
- Daha uzun bir sarkacın periyodu daha kısadır (ileri geri daha hızlı sallanır).
- Daha ağır bir sarkaç kütlesi, ipin uzunluğundan bağımsız olarak daha yavaş sallanır.
2 · Kurulum
- Mekanik korumalı alanda Sarkaç ön ayarını açın.
- Sarkaç kütlesi üzerindeki hız probunun Matematik panelinde canlı olduğunu doğrulayın; her salınımın altında tepe değerini okuyacaksınız.
- Her sıra için, sarkaç ucundaki kütlenin kütlesini, ip uzunluğunu ve serbest bırakma açısını dikey olarak ayarlayın, ardından sarkacı bırakın ve sallanmasına izin verin.
3 · Veri Toplayın
| Kütle (kg) | Halat Uzunluğu (m) | Serbest Bırakma Açısı (°) | Periyot (s) | Maksimum Hız (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | 15.00 | ||
| 1.00 | 1.50 | 20.00 | ||
| 1.00 | 2.00 | 10.00 |
Üç sıranız için periyodu (s) ip uzunluğuna (m) karşı çizin. İlişki düz bir çizgi mi?
4 · Analiz et
- ...enerji korunumunu (½mv² = mgh, h = L(1 − cos θ₀)) kullanarak...
- Üç satırın tamamındaki dönem sütununa bakın. Sarkaç kütlesine bağlı mı? Nedenini veya neden olmadığını açıklamak için formülü kullanın.
5 · Uzat
- Periyot formülü T = 2π√(L/g) küçük salınım açılarını varsayar. Serbest bırakma açısı 30°'yi aştığında gerçek periyoda ne olacağını tahmin edin; korumalı alanın ölçülen periyodu yine de formülle eşleşir mi?
- Salınımın alt kısmında sarkaç en hızlı hareket ediyor. Başlangıçtaki çekimsel potansiyel enerjisi nereye gitti ve toplam neden birçok salınım boyunca (neredeyse) sabit kalıyor?
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Sarkaç Dönemi (Küçük Açılı)
Küçük salınım açıları için, basit bir sarkacın periyodu, topun kütlesine veya ne kadar uzağa salındığına değil, yalnızca uzunluğuna ve yer çekimine bağlıdır.
Yerçekimi Potansiyel Enerjisi
Sarkacın ucundaki kütlenin serbest bırakıldığı noktadan salınımın dibine düştüğü yükseklik (h = L(1 − cos θ₀)), potansiyel enerjinin ne kadarının kinetik enerjiye dönüşeceğini ve dolayısıyla bobun altta ne kadar hızlı hareket edeceğini belirler.
Mekanik
- Atış Hareketi ve Kinetik Enerji
- Rampadaki Top: Sürtünmesiz Eğimdeki Enerji
- Sürtünme Rampasındaki Blok: Statik Sürtünme Eşiğini Bulma
- Terminal Hızı: Sürtünmeyle Düşme
- Kuvvet Laboratuvarı: Newton'un İkinci Yasası
- Karşıt Kuvvetler: Newton'un İkinci Yasası ve Momentum
- Zıplayan Top: Çarpma Halinde Enerji Kaybı
- Elastik Çarpışmalar ve Momentumun Korunumu
- Esnek Olmayan Çarpışma ve Momentum Korunumu
- Newton'un Beşiği: Momentum ve Enerji Transferi
- Yaydaki Kütle: Basit Harmonik Hareket
- Düzgün Dairesel Hareket ve Merkezcil Kuvvet
138 Ücretsiz Yazdırılabilir Fizik Laboratuvarı Çalışma Kağıdı