Użycie wahadła to świetny sposób na zademonstrowanie wzajemnego oddziaływania grawitacji i pędu. Wahadło to proste urządzenie z bobem, który kołysze się wzdłuż sznurka. Bębenek może być przymocowany do środka sznurka lub w wielu miejscach wzdłuż łuku. Kiedy wahadło jest zwolnione, kołysze się w jednym kierunku, a następnie porusza się z powrotem w kierunku ręki, która je zwolniła.
Wahadło można wykonać za pomocą kawałka sznurka i ciężarka. Można też użyć domowej roboty ciasta do zabawy. Możesz eksperymentować z różnymi stosunkami masy i długością sznurka, aby zobaczyć jak bob porusza się po sznurku. Możesz uzyskać ciekawe wzory pozwalając wahadłu kołysać się przez kilka sekund na raz. Wahadło z dłuższym sznurkiem może potrzebować więcej czasu na wykonanie każdego wahnięcia niż wahadło z krótszym sznurkiem.
Wahadło ma wiele ciekawych właściwości. Jest przykładem prostego oscylatora harmonicznego. Ma okres, a okres ten zależy od długości struny. Nie jest to tak oczywiste, jak się wydaje. Na prędkość wahadła wpływa również jego masa. Może się ono kołysać szybciej, jeśli jest cięższe, co oznacza, że wahadło jest mniej podatne na opór aerodynamiczny. Ruch wahadła jest również wspomagany przez niewielką siłę zwaną siłą przywracającą. Siła ta jest potrzebna tylko wtedy, gdy bobik wahadła jest wytrącony z równowagi.
Warto również zauważyć, że okres wahadła zależy od długości sznurka. Długość sznurka zwiększa okres. Jeśli masz eksperyment, który wymaga krótszego okresu, łatwo jest skrócić sznurek do odpowiedniej długości. Na przykład, jeśli masz wahadło o okresie 30 sekund, możesz skrócić sznurek do 20 cm. Następnie możesz uzyskać lepsze pojęcie o tym, jak długo trwa cykl, porównując wyniki dwóch wahadeł.
Interesujące jest również to, że wahadło może kołysać się po małym łuku. W miarę pokonywania łuku od D do G jego prędkość maleje. Jednak najbardziej interesującą częścią łuku jest prędkość styczna (v). Jest to najmniejszy kąt w łuku i największa odległość od początku wahadła. Styczna składowa siły ciężkości jest siłą, która jest niezrównoważona przez siłę naciągu. Działa ona również jako siła przywracająca, a styczna jest najlepsza ze wszystkich.
Na wahadle działa siła styczna i siła dośrodkowa. Siła dośrodkowa to siła, która przyczynia się do powstania siły przywracającej, a siła styczna to siła, która przeciwstawia się ruchowi bobu wahadła. W sile ciężkości występują dwie składowe: siła rozciągająca i składowa prostopadła. Składowa prostopadła to siła, która równoważy siłę naciągu. Z tego powodu wahadło jest przykładem prostego oscylatora harmonicznego.
Podobne tematy
