Sarkac oldinga va orqaga buriladigan tayoq yoki arqonga osilgan og'irlikdan iborat. Mayatniklar metronomlar, mayatniklar, seysmometrlar va burg'ulash tutatgichlari kabi vaqtni o'lchash asboblarida keng tarqalgan bo'lib, ularni murakkab fizika muammolarini tasvirlash uchun ishlatish mumkin.
Qadam
3 -usul 1: Asosiy mayatnikni tushunish
Qadam 1. Bilingki, mayatnik - bu ipning uchida erkin osilib turadigan og'irlik
Sarkacdan foydalanishni boshlashdan oldin, mayatnik nima ekanligini va u qanday ishlashini bilishingiz kerak. Yaxshiyamki, mayatnik - bu oldinga va orqaga siljiy oladigan og'irlikdan boshqa narsa emas. Arqon belgilangan joyga bog'langan, shunda faqat og'irlik va arqon harakatlanadi.
- Qulqa marjon yoki yo-yo o'yinchog'ining uchini barmoqlaringiz orasidan ushlab turing va pastdagi "og'irlik" ni harakatlantiring. Siz birinchi mayatnikni yasadingiz!
- Mayatnikning keng tarqalgan namunasi - mayatnikli soatning katta burilish vazni.
Qadam 2. Sarkacdan foydalanish uchun og'irlikni orqaga torting va keyin qo'yib yuboring
Arqonni mahkam ushlaganingizga va og'irlikni itarmasdan olib tashlashingizga ishonch hosil qiling. Og'irlik oldinga va orqaga siljiydi va siz uni tashlaganingizdagidek balandlikka qaytadi.
- Hech narsa uni sekinlashtirmasa yoki yo'nalishini o'zgartirmasa, mayatnik abadiy tebranadi.
- Aslida, ishqalanish va havo qarshiligi kabi tashqi kuchlar mayatnikni sekinlashtiradi.
3 -qadam. Buni yaxshiroq tushunish uchun ip, batareya va tasma yordamida oddiy mayatnik yasang
Agar siz amaliy mashg'ulotlar orqali o'rganayotgan bo'lsangiz yoki bolalarga mayatnik qanday ishlashini o'rgatmoqchi bo'lsangiz, tajriba o'tkazish uchun tezda mayatnik yasashingiz mumkin:
- Ipning bir uchini yog'och lenta o'lchovi yoki ustunning o'rtasiga bog'lab qo'ying.
- Ikkinchi uchini batareyaga yoki boshqa kichik yukga bog'lang.
- O'lchovli yog'ochni ikkita teng stulning orqa tomonida muvozanatlang, shunda batareya ular orasida erkin osilib turadi va hech narsaga tegmasdan tebranadi.
- Batareyani ko'taring, arqonni ushlab turing va oldinga va orqaga burilib ketishi uchun qo'yib yuboring.
Qadam 4. Mayatnik uchun ilmiy lug'atni aniqlang
Ko'pgina ilmiy ishlarda bo'lgani kabi, mayatnikni tushunish va undan foydalanish, agar siz uni tasvirlaydigan so'zlarni bilsangizgina mumkin.
- Amplituda: Mayatnikning eng yuqori nuqtasi.
- Bob: Mayatnik uchidagi yukning boshqa nomi.
- Muvozanat: mayatnikning o'rta nuqtasi; agar u harakatlanmasa, yuk qayerda.
- Chastotasi: Mayatnikning ma'lum vaqt ichida oldinga va orqaga burilish soni.
- Davr: Bir joyga qaytish uchun harakatlanuvchi mayatnik vaqtini oladi.
3 -usul 2: Asosiy fizikani o'rgatish uchun mayatnikdan foydalanish
Qadam 1. E'tibor bering, mayatnikli tajribalar ilmiy uslubni o'rgatishning ajoyib usuli
Ilmiy usul qadimgi Yunonistondan beri ilmiy izlanishlarning tayanchi bo'lib kelgan va mayatnik - ishlab chiqarish oson bo'lgan va tez natija beradigan ob'ekt. Quyidagi tajribalardan birini o'tkazayotganda, gipoteza tuzishga, qaysi o'zgaruvchini sinovdan o'tkazayotganingizni muhokama qilishga va natijalarni solishtirishga vaqt ajrating.
- Natijalaringiz izchil bo'lishini ta'minlash uchun har doim 5-6 martagacha tajriba o'tkazing.
- Esda tutingki, bir vaqtning o'zida faqat bitta tajriba o'tkazing, aks holda mayatnikning tebranishi nima o'zgarishini bilmaysiz.
Qadam 2. Gravitatsiyani o'rgatish uchun ipning oxiridagi og'irlikni o'zgartiring
Gravitatsiyaning ta'siri haqida bilishning eng oddiy usullaridan biri mayatnikdir va siz natijalarga hayron bo'lishingiz mumkin. Gravitatsiya ta'sirini ko'rish uchun:
- Mayatnikni 10 sm torting va qo'yib yuboring.
- Sarkaç davrini aniqlash uchun sekundomerdan foydalaning. 5-10 marta takrorlang.
- Sarkacga og'irroq bob qo'shing va tajribani takrorlang.
- Davr va chastota bir xil bo'ladi! Buning sababi shundaki, tortishish barcha yuklarga teng ta'sir qiladi. Masalan, tanga va g'isht bir xil tezlikda tushadi.
Qadam 3. Amplitudani o'rganish uchun yuk tushadigan joyni o'zgartiring
Ipni yuqoriga tortganingizda, mayatnikning amplitudasini yoki balandligini oshirdingiz. Biroq, bu mayatnik qo'lingizga qanchalik tez qaytishini o'zgartiradimi? Yuqoridagi tajribani takrorlang, lekin bu safar mayatnikni 20 santimetrga torting va yukni o'zgartirmang.
- Agar siz hamma narsani to'g'ri qilsangiz, mayatnikning davri o'zgarmaydi.
- Amplitudani o'zgartirish chastotani o'zgartirmaydi, bu haqiqat trigonometriya, sog'lom fan va boshqa ko'plab sohalarda qo'l keladi.
Qadam 4. Ip uzunligini o'zgartiring
Yuqoridagi tajribani takrorlang, lekin qancha og'irlik qo'shishingizni yoki qanchalik baland tushishingizni o'zgartirish o'rniga, qisqa yoki uzunroq arqondan foydalaning.
Bu safar o'zgarishlarni albatta sezasiz. Aslida, ipning uzunligini o'zgartirish mayatnikning davri va chastotasini o'zgartiradigan yagona narsa
Qadam 5. Inertiya, energiya uzatish va tezlanish haqida bilish uchun mayatnik fizikasi haqida ko'proq bilib oling
Katta yoshdagi talabalar yoki yangi fiziklar uchun mayatniklar tezlanish, ishqalanish va trigonometriya o'rtasidagi munosabatni o'rganishning ajoyib usuli hisoblanadi. "Mayatnik tenglamalari" ni qidiring yoki ularni topish uchun o'zingizning tajribangizni yarating. Ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan ba'zi savollar:
- Bob eng past nuqtada qanchalik tez harakat qiladi? Bobning har bir nuqtada tezligini qanday topish mumkin?
- Mayatnikning istalgan nuqtasida bob qancha kinetik energiyaga ega? Yordam sifatida quyidagi tenglamadan foydalaning: kinetik energiya = 0,5 x Bob massasi x tezlik. Tezlik2
- Ip uzunligiga qarab, sarkacning davrini qanday taxmin qilish mumkin?
3 -usul 3: O'lchovlarni amalga oshirish uchun sarkacdan foydalanish
Qadam 1. Vaqtni o'lchash uchun arqon uzunligini rostlang
Ipni orqaga tortish va yukni o'zgartirish davrni o'zgartira olmaydi, ipning uzayishi yoki qisqarishi davrni o'zgartirishi mumkin. Eski soatni shunday yasash mumkin - agar siz mayatnik uzunligini mukammal o'zgartirib qo'ysangiz, siz ikki soniya davom etadigan davr yoki to'liq burilish yasashingiz mumkin. Vaqtlar sonini hisoblang va qancha vaqt o'tganini bilasiz.
- Sarkaç soati tishli qutiga mahkamlanadi, shunda mayatnik har safar aylansa, soatning ikkinchi qo'li harakatlanadi.
- Mayatnikli soatlarda bir tomonga buriladigan og'irlik "Shomil" hosil qiladi va "tebranish" ni qaytarish uchun orqaga buriladi.
2 -qadam. Mayatnik yordamida yaqin atrofdagi tebranishlarni, shu jumladan zilzilalarni o'lchash mumkin
Seysmograf - zilzilalarning intensivligi va yo'nalishini o'lchaydigan mashina - bu faqat er qobig'i harakat qilganda harakatlanadigan murakkab mayatnik. Mayatnikni plastinka tektonikasini o'lchash uchun kalibrlash juda murakkab bo'lsa -da, siz deyarli har qanday mayatnikni oddiy qalam va qog'oz yordamida asosiy seysmografga aylantira olasiz.
- Sarkacning oxiridagi og'irlikka qalam yoki qalam yopishtiring.
- Qalam qog'ozga tegishi va markirovka qilishi uchun mayatnik ostiga qog'oz qo'ying.
- Sarkacni muloyimlik bilan silkiting, lekin ipni silkitmang. Mayatnikni qanchalik qattiq silkitsangiz, qog'ozdagi izlar shunchalik katta bo'ladi. Bu katta "zilzila" bilan bog'liq.
- Asl seysmografda aylanadigan qog'oz bo'lagi bor edi, shunda siz vaqt o'tishi bilan zilzila kuchini ko'rishingiz mumkin edi.
- Mayatnik Xitoyda milodiy 132 yildan beri zilzilalarni o'lchash uchun ishlatilgan.
3 -qadam. Yer aylanayotganini isbotlash uchun Fuko mayatnik deb nomlangan maxsus mayatnikdan foydalaning
Garchi bugungi kunda odamlar Yer o'z o'qi atrofida aylanishini bilsa -da, Fukoning mayatniklari bu kontseptsiyaning dastlabki dalilidir. Buni takrorlash uchun sizga shamol yoki ishqalanish kabi tashqi o'zgaruvchilarni kamaytirish uchun minimal uzunligi 4,9 metr va og'irligi 11,3 kg dan ortiq bo'lgan katta mayatnik kerak bo'ladi.
- Mayatnikni shunday siljitingki, u uzoq vaqt tebranishi mumkin.
- Vaqt o'tishi bilan siz mayatnik tebranishni boshlaganingizdan farqli o'laroq o'zgarishini sezasiz.
- Buning sababi shundaki, mayatnik tekis chiziqda, pastda yer aylanayotganda harakatlanadi.
- Shimoliy yarim sharda mayatnik soat yo'nalishi bo'yicha, janubiy yarimsharda esa mayatnik soat sohasi farqli o'laroq harakatlanadi.
- Garchi bu murakkab bo'lsa -da, trigonometrik tenglamalar yordamida kenglikni hisoblash uchun Fuko mayatnikidan foydalanishingiz mumkin.
Maslahatlar
- Bu tajribani aniq bajarish uchun sizga ikki kishi kerak bo'lishi mumkin - bir kishi mayatnik yordamida, ikkinchisi esa vaqtni kuzatib turadi.
- Agar siz mayatnikni aniqroq qilmoqchi bo'lsangiz, og'irlikni kerakli balandlikda ushlab turish uchun boshqa arqondan foydalaning. Og'irlikni "tushirish" uchun ipning uchini yoqing. Bu sizni tasodifan og'irlikni qo'yib yuborganingizda oldinga yoki yonga surishdan saqlaydi.
- Ba'zilar mayatnikning ham maxsus bashorat kuchiga ega ekanligiga ishonishadi.
