Basit Sarkaç
1 · Tahmin Et
Bir sarkacın uzunluğunu iki katına çıkarırsanız periyodu ne olur? Bobinin ağırlaştırılması 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 bob, ipin uzunluğundan bağımsız olarak daha yavaş sallanır.
2 · Kurulum
- Mekanik korumalı alanda Sarkaç ön ayarını açın.
- Bob üzerindeki hız probunun Matematik panelinde canlı olduğunu doğrulayın; her salınımın altında tepe değerini okuyacaksınız.
- Her sıra için, bob'un kütlesini, ip uzunluğunu ve serbest bırakma açısını dikey olarak ayarlayın, ardından bob'u bırakın ve sallanmasına izin verin.
3 · Veri Toplayın
| Kütle (kg) | Halat Uzunluğu (m) | Serbest Bırakma Açısı (°) | Dönem (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 grafik periyodu (s) ve ip uzunluğu (m). İlişki düz bir çizgi mi?
4 · Analiz et
- Bir sıra için, enerji tasarrufunu (½mv² = mgh, h = L(1 − cos θ₀)) kullanarak salınımın alt kısmındaki bob'un maksimum hızını hesaplayın ve bunu canlı hız probu okumanızla karşılaştırın. Katılıyorlar mı?
- Üç satırın tamamındaki dönem sütununa bakın. Bob'un 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
Bobinin 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.