Pendulum terdiri daripada berat yang digantung dari batang atau tali yang berayun ke belakang dan ke belakang. Pendulum biasa terjadi pada alat pencatat waktu seperti metronom, jam bandul, seismometer, dan pembakar dupa ayunan, dan dapat digunakan untuk menggambarkan masalah fizik yang kompleks.
Langkah
Kaedah 1 dari 3: Memahami Pendulum Asas
Langkah 1. Ketahui bahawa bandul adalah berat yang tergantung bebas di hujung tali
Sebelum anda mula menggunakan bandul, anda perlu mengetahui apa itu bandul dan bagaimana ia berfungsi. Nasib baik, bandul tidak lebih daripada berat gantung yang boleh berayun berulang-alik. Tali diikat pada titik yang tetap sehingga hanya berat dan tali yang bergerak.
- Pegang hujung kalung loket atau mainan yo-yo di antara jari anda dan gerakkan "berat" di bahagian bawah. Anda telah membuat bandul pertama anda!
- Contoh biasa dari bandul ialah berat berayun pada jam bandul.
Langkah 2. Untuk menggunakan bandul, tarik berat badan ke belakang dan kemudian lepaskan
Pastikan tali tetap rapat dan angkat berat tanpa menolaknya. Berat akan bergoyang-goyang, kembali ke ketinggian yang hampir sama seperti ketika anda menurunkannya.
- Pendulum akan berayun selamanya jika tidak ada yang melambatkannya atau mengubah arahnya.
- Sebenarnya, daya luaran seperti geseran dan rintangan udara akan melambatkan bandul.
Langkah 3. Buat bandul sederhana dengan tali, bateri, dan ukuran pita untuk memahaminya dengan lebih baik
Sekiranya anda belajar melalui aktiviti langsung atau ingin mengajar anak-anak bagaimana bandul berfungsi, anda boleh membina pendulum dengan cepat untuk bereksperimen dengan:
- Ikat satu hujung tali ke tengah ukuran pita kayu atau tiang.
- Ikat hujung yang lain ke bateri atau beban kecil yang lain.
- Seimbangkan kayu bermeter di bahagian belakang dua kerusi yang sama supaya bateri tergantung bebas di antara mereka dan boleh berayun tanpa memukul apa-apa.
- Angkat bateri, jaga tali tetap kencang, dan lepaskan sehingga berayun ke belakang dan ke belakang.
Langkah 4. Kenal pasti kosa kata ilmiah untuk bandul
Seperti kebanyakan aktiviti ilmiah, memahami dan menggunakan bandul hanya mungkin dilakukan jika anda mengetahui perkataan yang menerangkannya.
- Amplitud: Titik tertinggi yang dicapai bandul.
- Bob: Nama lain untuk beban di hujung bandul.
- Keseimbangan: titik tengah bandul; di mana bebannya jika tidak bergerak.
- Kekerapan: Frekuensi bandul berayun ke belakang dalam masa tertentu.
- Tempoh: Jumlah masa yang diperlukan pendulum bergerak untuk kembali ke tempat yang sama.
Kaedah 2 dari 3: Menggunakan Pendulum untuk Mengajar Fizik Asas
Langkah 1. Perhatikan bahawa eksperimen pendulum adalah kaedah yang baik untuk mengajar kaedah saintifik
Kaedah saintifik telah menjadi tulang belakang penyelidikan saintifik sejak zaman Yunani kuno, dan bandul adalah objek yang mudah dihasilkan dan menghasilkan hasil dengan cepat. Semasa menjalankan salah satu eksperimen berikut, luangkan masa untuk merumuskan hipotesis, bincangkan pemboleh ubah yang anda uji, dan bandingkan hasilnya.
- Sentiasa bereksperimen hingga 5-6 kali untuk memastikan kesesuaian hasil anda.
- Ingatlah untuk hanya mencuba satu eksperimen pada satu masa - jika tidak, anda tidak akan tahu apa yang mengubah ayunan bandul.
Langkah 2. Tukar berat di hujung tali untuk mengajar graviti
Salah satu kaedah termudah untuk mengetahui kesan graviti adalah melalui pendulum, dan anda mungkin terkejut dengan hasilnya. Untuk melihat kesan graviti:
- Tarik bandul 10 cm dan lepaskan.
- Gunakan jam randik untuk menjangka masa pendulum. Ulangi 5-10 kali.
- Tambahkan bob yang lebih berat ke bandul dan ulangi eksperimen.
- Tempoh dan kekerapannya akan sama! Ini kerana graviti mempengaruhi semua beban secara sama rata. Contohnya, duit syiling dan bata akan jatuh pada kelajuan yang sama.
Langkah 3. Ubah tempat anda menurunkan beban untuk mengkaji amplitud
Semasa menarik tali lebih tinggi, anda telah meningkatkan amplitud atau tinggi bandul. Namun, adakah itu mengubah seberapa cepat bandul kembali ke tangan anda? Ulangi eksperimen di atas, tetapi kali ini tarik bandul sejauh 20 sentimeter dan jangan ubah beban.
- Sekiranya anda melakukan semuanya dengan betul, tempoh pendulum tidak akan berubah.
- Mengubah amplitud tidak mengubah frekuensi, fakta yang akan berguna dalam trigonometri, sains bunyi, dan banyak bidang lain.
Langkah 4. Tukar panjang tali
Ulangi eksperimen di atas, tetapi bukannya mengubah berapa banyak berat badan yang anda tambah atau seberapa tinggi anda menjatuhkannya, gunakan tali yang lebih pendek atau lebih panjang.
Kali ini anda pasti akan melihat perubahannya. Sebenarnya, mengubah panjang tali adalah satu-satunya perkara yang akan mengubah tempoh dan kekerapan bandul
Langkah 5. Ketahui lebih lanjut mengenai fizik pendulum untuk mengetahui mengenai inersia, pemindahan tenaga, dan pecutan
Bagi pelajar yang lebih senior atau ahli fizik yang bercita-cita tinggi, pendulum adalah kaedah terbaik untuk mempelajari hubungan antara pecutan, geseran, dan trigonometri. Cari "persamaan pendulum", atau reka eksperimen anda sendiri untuk mencarinya. Beberapa soalan yang perlu dipertimbangkan:
- Berapa pantas bob bergerak pada titik terendah? Bagaimana anda dapat melihat kelajuan bob pada setiap titik?
- Berapa banyak tenaga kinetik yang dimiliki bob pada titik pendulum? Sebagai bantuan, gunakan persamaan: Tenaga Kinetik = 0.5 x Bob's Mass x Velocity. Velocity2
- Bagaimanakah anda dapat meramalkan tempoh bandul berdasarkan panjang tali?
Kaedah 3 dari 3: Menggunakan Pendulum untuk Mengukur
Langkah 1. Laraskan panjang tali untuk mengukur masa
Walaupun menarik tali ke belakang lebih jauh dan mengubah beban tidak dapat mengubah jangka waktu, memanjangkan atau memendekkan tali dapat mengubah periode. Ini adalah cara membuat jam lama - jika anda mengubah panjang bandul dengan sempurna maka anda boleh membuat titik atau ayunan penuh, yang memerlukan masa dua saat. Hitung jumlah tempoh dan anda tahu berapa lama masa berlalu.
- Jam pendulum dilekatkan pada roda gigi sehingga setiap kali bandul berayun, tangan kedua pada jam akan bergerak.
- Dalam jam bandul, berat yang berpusing ke satu arah menghasilkan "kutu" dan berpusing ke belakang untuk menghasilkan "ketukan."
Langkah 2. Gunakan pendulum anda untuk mengukur getaran berdekatan, termasuk gempa bumi
Seismograf, mesin yang mengukur intensiti dan arah gempa bumi, adalah bandul kompleks yang hanya bergerak ketika kerak bumi bergerak. Walaupun menentukur bandul hanya untuk mengukur tektonik plat sangat rumit, anda boleh mengubah hampir semua bandul menjadi seismograf asas dengan hanya pen dan kertas.
- Lekatkan pen atau pensil dengan berat di hujung bandul.
- Letakkan sehelai kertas di bawah bandul sehingga pen menyentuh kertas dan membuat tanda.
- Goyangkan bandul dengan perlahan, tetapi jangan goncangkan tali. Semakin sukar anda menggegarkan bandul, semakin besar tanda pada sekeping kertas anda. Ini dikaitkan dengan "gempa bumi" yang lebih besar.
- Seismograf asli mempunyai sekeping kertas berputar sehingga anda dapat melihat kekuatan gempa dari masa ke masa.
- Pendulum telah digunakan untuk mengukur gempa bumi sejak tahun 132 Masihi di China.
Langkah 3. Gunakan bandul khas yang dipanggil Foucault's Pendulum untuk membuktikan bahawa bumi berputar
Walaupun hari ini orang tahu bahawa bumi berputar pada paksinya, Pendulum Foucault adalah bukti awal konsep ini. Untuk menirunya, anda memerlukan bandul besar, dengan panjang minimum 4.9 meter dan berat lebih dari 11.3 kg, untuk meminimumkan pemboleh ubah luaran seperti angin atau geseran.
- Gerakkan bandul sedemikian rupa sehingga boleh berayun dalam jangka masa yang lama.
- Seiring berjalannya waktu, anda akan melihat bahawa bandul berayun ke arah yang berbeza dari ketika anda memulakan ayunan.
- Ini berlaku kerana bandul bergerak dalam garis lurus sementara bumi di bawah berputar.
- Di hemisfera utara bandul akan bergerak mengikut arah jam dan di hemisfera selatan bandul akan bergerak berlawanan arah jam.
- Walaupun rumit, anda boleh menggunakan Pendulum Foucault untuk mengira garis lintang menggunakan persamaan trigonometri.
Petua
- Anda mungkin memerlukan dua orang untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat - seorang menggunakan bandul dan orang lain mengawasi masa.
- Sekiranya anda ingin membuat bandul yang lebih tepat, gunakan tali lain untuk menahan berat pada ketinggian yang diingini. Bakar hujung tali untuk "menurunkan" berat badan. Ini akan mengelakkan anda secara tidak sengaja menaikkan berat badan ke depan atau ke samping ketika anda melepaskannya.
- Sebilangan orang percaya bahawa bandul juga mempunyai kekuatan pengasingan khas.
