Как сделать маятник и пользоваться им

Маятники доставят вам огромную радость и их легко сделать! В основном, маятник представляет собой некий объект, который свисает с определенной зафиксированной конструкции. Он качается взад-вперед под воздействие гравитации. Раньше маятники использовались в часах для работы стрелок, или чтобы показать движение Земли, кроме того, они сами по себе отличный эксперимент!

Метод 1 из 3: Создание маятника

  1. Соберите необходимые материалы. Этот эксперимент с маятником с легкостью можно проделать дома. Важно подготовить все материалы заранее. Эта статья поможет вам сделать один маятник, но вы можете сделать куда больше маятников разных размеров! Пока что убедитесь, что длина нити больше 70 см.
    • Возьмите два стула и рейку. Вам необходимы стулья и рейка, чтобы создать каркас для вашего маятника. Маятник будет свисать с рейки, опирающейся на два стула.
    • Вам понадобятся ножницы и, возможно, скотч. Скотч понадобится, если вы решите использовать монеты, а не шайбы.
    • Длина веревки должна быть как минимум 70 см., но лучше еще длиннее. Это может быть как веревка, так и нить, в зависимости от того, что у вас есть.
    • Секундомер понадобится для измерения, например, периода колебаний маятника и того, как он меняется период в зависимости от угла маятника или длины.
    • Вы можете использовать 5 шайб или 3 монеты для создания груза. Это подходящий груз, который вы с легкостью найдете у себя дома.
  2. Поставьте два стула спинка к спинке. Вам нужно будет отодвинуть их друг от друга на метр, потому что вам понадобится положить на их спинки рейку. Убедитесь в том, что стулья поставлены спина к спине, иначе сиденья стула будут мешать работе маятника.
    • Положите рейку на спинки стульев и убедитесь, что она расположена по центру. Если рейка отклонится от центрального положения, ваши подсчеты могут оказаться неверны.
    • Чтобы укрепить рейку на спинках стульев, вы можете приклеить ее скотчем.
  3. Отрежьте веревку длиной 70 см. После того как вы закончите с веревкой, половина дела уже будет сделана. Все что вам остается сделать - прикрепить груз. Если вы решите сделать несколько маятников разной длины, то вы, вероятно, обнаружите зависимость частоты маятника (какова частота колебаний вперед-назад за одну секунду) от длины веревки.
    • Привяжите веревку к середине рейки. Если вы сделаете все правильно, маятник не будет задевать стулья.
  4. Привяжите 5 металлических шайб к другому концу веревки. Это и есть груз, который делает маятник маятником. Вместо шайб вы можете использовать монеты. Примотайте их скотчем к концу веревки.
    • Вы можете заметить, что маятник с тяжелым грузом движется с такой же скоростью, что и с легким (как поролоновый шарик из магазина тканей, например), потому что из-за сил гравитации ускорение (скорость) падающего объекта одинакова, и не важно, сколько он весит.

Метод 2 из 3: Использование маятника

  1. Потяните за веревку так, чтобы создать угол по отношению к рейке. Делается это так: возьмитесь за груз (шайбы или монеты), прикрепленный к веревке. Частота колебаний маятника будет меняться в зависимости от угла наклона.
    • Например, если вы создадите угол 90 градусов, то частота колебаний будет совершенно другая, чем при угле в 45 градусов.
  2. Отпустите маятник. Убедитесь в том, чтобы маятник ничего не задел, после того как вы его отпустите. Если он что-нибудь зацепит - вам придется начинать заново. Когда вы его отпустите, вам нужно будет тут же начать замерять время, так что будьте готовы.
  3. Вычислите время одного колебания. Начните отсчитывать время, как только отпустите маятник. Когда маятник вернется в исходной положение, остановите секундомер. Будет удобнее, если вы найдете себе помощника. Таким образом, он будет засекать время, а вы сосредоточитесь на маятнике.
    • Одна такая дуга, которую проделывает маятник, называется период колебания маятника. Вы так же можете замерить частоту колебаний, определив, сколько колебаний маятник делает за секунду.
  4. Снова отпустите маятник. Засеките время, чтобы определить, повторится ли прошлый результат и в этот раз. Убедитесь в том, что вы не изменили угол. Вы заметили какие-то изменения?
  5. Запишите ваши наблюдения. Отметьте какова была частота колебаний и период колебания маятника в каждом отдельном случае. Таким образом, когда вы начнете ставить необычные эксперименты, вы уже будете знать, как это работает.
    • Это поможет вам понять принцип работы двух основных видов маятников. Один для определения времени. Другой называется маятником Фуко. У первого, движение маятника приводит в действие стрелки часов.
    • Маятник Фуко предназначен для демонстрации вращения Земли. Он должен быть огромным (иногда выше двух этажей), чтобы качаться больший период времени.

Метод 3 из 3: Делайте необычайные эксперименты с вашим маятником

  1. Отрежьте вторую веревку. Использование двух (а может даже и трех) веревок поможет вам узнать об остальных возможностях маятника. Вторая веревка должна быть короче, чем первая. Либо прикрепите к ней груз, который весит меньше, чем груз на первой.
    • Отрежьте веревку длиной 35 см., если хотите узнать, как движения маятника зависят от размера веревки.
    • Привяжите веревку на расстоянии 20-30 см. от первой. Так они не перекрутятся в процессе опыта.
  2. Измените вес. Попробуйте повесить на каждую веревку разный вес и пронаблюдайте, как меняется период колебаний и частота. Засеките время, что понять, есть ли разница.
    • Повторите эксперимент несколько раз (около пяти) и вычислите среднюю величину или количество колебаний маятника. Так вы узнаете среднее арифметическое движения маятника.
  3. Измените угол. Так как небольшое изменение угла, вряд ли окажет большое влияние на результаты, попробуйте сильно изменить угол, чтобы понять принцип работы маятника. Например, сначала установите угол 30 градусов, а потом 90 градусов.
    • И снова повторим, когда вы экспериментируете с маятником, нужно сделать около пяти повторений, чтобы получить правдоподобные данные.
  4. Измените длину. Выясните, что произойдет со скоростью маятника, если изменить длину веревки. Засеките время, чтобы узнать, будет ли короткий маятник быстрее или длина не имеет значения.
    • Повторяйте снова, и снова, и снова. Вычислите среднее время и колебания каждого маятника.

Советы

  • Не используйте хрупкие или дорогие материалы. Они могут сломаться.
  • Веревка должна быть намного длиннее, чем диаметр груза.

Предупреждения

  • Не используйте слишком тяжелый груз, иначе нить может оборваться.

Что вам понадобится

  • Два стула
  • Рейка
  • Веревка
  • Ножницы
  • Секундомер
  • Скотч
  • Пять шайб (десять, если вы собираетесь делать два маятника) или три монеты (шесть, если вы будете делать два маятника)
Информация
Посетители, находящиеся в группе Guests, не могут оставлять комментарии к данной публикации.