Kyvadlo je zařízení, které pomocí gravitace kmitá závažím tam a zpět. Kvůli jejich konzistentním a měřitelným výkyvům nebo oscilacím, jak se jim říká, se kyvadla používají stovky let k uchování času. Součástí krásy kyvadla je jeho jednoduchost. S několika zásobami si můžete postavit a použít své vlastní kyvadlo k vyzkoušení různých experimentů, abyste zjistili, jak funguje fyzika kyvadla.
Kroky
Metoda 1 ze 3: Vytvoření jednoduchého kyvadla
Krok 1. Tužku nalepte vodorovně na horní část stolu
Položte tužku na bok a pomocí čiré pásky ji pevně připevněte ke stolu. Nechte asi 1⁄2 1,3 cm tužky visící přes okraj. Tužka ukotví vaše kyvadlo a zabrání pádu, takže jej zajistěte dostatečným množstvím pásky a zabraňte jeho pohybu.
Otestujte tužku švihnutím prstu. Měl by zůstat přilepený na desce stolu
Krok 2. Na jeden konec provázku přivažte smyčku o průměru asi 2,5 cm
Vezměte délku řetězce 2–3 stopy (0,61–0,91 m) dlouhou a jeden konec stočte do smyčky. Smyčka se musí vejít kolem tužky, ale není příliš těsná, jinak se nebude správně houpat. Uvazujte uzel smyčkou, aby se nerozpojil.
Nasuňte smyčku na tužku a vysuňte ji, abyste se ujistili, že není příliš těsná
Krok 3. Vytvořte malý 1⁄2 1,3 cm (1,3 cm) háček s kovovým drátem.
Vezměte kovový drát o délce 2 palce (5,1 cm) a jeden jeho konec stočte do tvaru „J“, abyste vytvořili háček. Háček udrží váhu, která kyvadlo kyvně upravuje, takže vytvarujte háček tak, aby na něj bylo možné snadno připevnit a vyjmout matice a změnit tak hmotnost kyvadla.
Kroutit kovový drát můžete pomocí kleští
Krok 4. Posuňte a 1⁄4 palec (0,64 cm) matice na konec háčku.
Jako závaží kyvadla použijte standardní kovovou matici. Díky otvoru ve středu je matice ideální pro klouzání na háček a matice můžete snadno přidávat nebo odebírat, abyste mohli experimentovat s různými hmotnostmi. Nasuňte matici na hák tak, aby nemohl při pádu kyvadla spadnout nebo sklouznout.
Nezavírejte háček kolem matice
Spropitné:
Použijte matice stejné velikosti a hmotnosti, abyste mohli experimentovat se změnou hmotnosti, abyste zjistili, jak to ovlivňuje výkyv kyvadla.
Krok 5. Přilepte kus papíru na zeď nebo stůl za háček
Pomocí papíru můžete pokaždé označit, kde kyvadlo uvolníte, abyste viděli, jak se kyvadlo chová a jak se hýbe podle toho, kam jej pustíte. Přilepte papír tak, aby byl kulisou za háčkem a maticí.
Jakýkoli barevný papír je v pořádku, pokud vidíte označení tužkou
Metoda 2 ze 3: Experimentování s kyvadlem
Krok 1. Vytáhněte háček s maticí zpět asi o 20 palců (51 cm)
Než ho uvolníte, označte tužkou papír zalepený za kyvadlem, odkud jej uvolňujete. Tímto způsobem můžete experiment opakovat tak, že necháte kyvadlo pokaždé odcházet ze stejného místa.
Pro přesné výsledky ve svých experimentech musíte mít konzistentní bod uvolnění
Krok 2. Uvolněte kyvadlo a spusťte stopky
Když uvolníte kyvadlo, spočítejte počet oscilací nebo počet kolísání tam a zpět po dobu 1 minuty. Postup opakujte 5krát, pokaždé uvolněte kyvadlo ze stejného místa na papíře.
- Nechte kyvadlo spadnout samo; nehoupejte se ani netlačte.
- Zapište si počet oscilací, abyste mohli vypočítat průměr.
Krok 3. Vypočítejte průměr oscilací
Vezměte počet oscilací z každého uvolnění kyvadla, sečtěte je všechny dohromady a poté číslo vydělte 5. Toto je průměrný počet oscilací, které kyvadlo dokončí z dané vzdálenosti a při dané hmotnosti.
Například:
Pokud uvolníte kyvadlo 5krát a počet oscilací, které získáte, je 9, 7, 8, 10 a 7, sečtěte všechna čísla, abyste získali 41. Rozdělením 41 na 5 získáte 8,2 jako průměrný počet oscilací pro ten experiment.
Metoda 3 ze 3: Testování fyziky kyvadla
Krok 1. Přidejte matici na háček, abyste zjistili, jaký je rozdíl v hmotnosti
Přidejte druhou matici do háčku a vraťte kyvadlo zpět tam, kde jste poprvé označili na papír. Když uvolníte kyvadlo, spusťte stopky a počítejte počet kmitů po dobu 1 minuty. Opakujte postup 5krát, poté vypočítejte svůj průměr.
- Všimněte si rozdílu v počtu kmitů a průměru mezi 1 maticí na háku a 2 maticemi na háku.
- Přidejte další matici a opakujte experiment, abyste zjistili, zda ještě větší hmotnost ovlivní oscilace kyvadla.
Spolier:
Přidáním hmotnosti se změní hmotnost kyvadla, ale hmotnost neovlivní rychlost kyvadla, takže váš průměrný počet kmitů by měl být téměř stejný, bez ohledu na hmotnost!
Krok 2. Změňte vzdálenost, abyste zjistili, jak ovlivňuje oscilace
Vraťte se k pouhému 1 ořechu na háčku, vraťte provázek zpět asi o 25 palců (25 cm) a udělejte značku na papír zalepený za ním, abyste mohli experiment opakovat ze stejné vzdálenosti. Uvolněte kyvadlo a počítejte počet kmitů po dobu 1 minuty. Proces opakujte 5krát a vypočítejte průměr.
- Možná vás překvapí, že vzdálenost (nazývaná také amplituda) neovlivňuje rychlost švihu ani počet oscilací.
- Zkuste experiment znovu od 5 palců (13 cm) a zjistěte průměrný počet oscilací, abyste zjistili, jak velký rozdíl tato vzdálenost dělá.
Krok 3. Odřízněte 10 palců (25 cm) provázku, abyste viděli efekty
Sejměte pohled z tužky a odřízněte 10 palců (25 cm) provázku, přivažte další smyčku a vložte ji zpět na tužku. Poté vraťte kyvadlo zpět asi o 25 cm a označte jej na papíře, odkud jej uvolníte. Experiment opakujte 5krát a zjistěte průměrný počet kmitů, abyste zjistili, jak délka řetězce ovlivňuje kyvadlo.
- Odřízněte dalších 25 cm řetězce, abyste zjistili rozdíl v průměrném počtu oscilací.
- Délka, od které je kyvadlo zavěšeno, pomáhá určit rychlost a pravidelnost výkyvů, a proto byla k uchování času použita kyvadla.