Sarkaç, ileri geri sallanan bir çubuk veya ipten asılı bir ağırlıktan oluşur. Sarkaçlar, metronomlar, sarkaçlı saatler, sismometreler ve salınımlı tütsü brülörleri gibi zaman işleyişi cihazlarında yaygındır ve karmaşık fizik problemlerini göstermek için kullanılabilir.
Adım
Yöntem 1/3: Temel Sarkacı Anlamak
Adım 1. Sarkaçın ipin ucunda serbestçe asılı duran bir ağırlık olduğunu bilin
Sarkaç kullanmaya başlamadan önce sarkacın ne olduğunu ve nasıl çalıştığını bilmeniz gerekir. Neyse ki sarkaç, ileri geri sallanabilen asılı bir ağırlıktan başka bir şey değildir. Halat, sadece ağırlık ve halat hareket edecek şekilde sabit bir noktadan bağlanır.
- Bir kolye kolyenin veya yoyo oyuncağın ucunu parmaklarınızın arasında tutun ve alttaki "ağırlığı" hareket ettirin. İlk sarkacınızı yaptınız!
- Sarkaçın yaygın bir örneği, sarkaçlı bir saatin üzerinde sallanan büyük bir ağırlıktır.
Adım 2. Sarkaç kullanmak için ağırlığı geri çekin ve bırakın
İpi sıkı tuttuğunuzdan ve ağırlığı itmeden kaldırdığınızdan emin olun. Ağırlık ileri geri sallanacak ve bıraktığınız zamankiyle neredeyse aynı yüksekliğe dönecektir.
- Hiçbir şey onu yavaşlatmazsa veya yönünü değiştirmezse sarkaç sonsuza kadar sallanır.
- Aslında sürtünme ve hava direnci gibi dış kuvvetler sarkacı yavaşlatacaktır.
Adım 3. Daha iyi anlamak için bir ip, pil ve şerit metre ile basit bir sarkaç yapın
Uygulamalı etkinliklerle öğreniyorsanız veya çocuklara bir sarkacın nasıl çalıştığını öğretmek istiyorsanız, deney yapmak için hızlı bir şekilde bir sarkaç oluşturabilirsiniz:
- Halatın bir ucunu tahta bir mezura veya direğin ortasına bağlayın.
- Diğer ucunu bir aküye veya başka bir küçük yüke bağlayın.
- Ölçülen ahşabı iki eşit sandalyenin sırtlarında dengeleyin, böylece pil aralarında serbestçe asılı kalır ve hiçbir şeye çarpmadan sallanabilir.
- Halatı gergin tutarak pili kaldırın ve ileri geri sallanacak şekilde bırakın.
Adım 4. Sarkaç için bilimsel kelime dağarcığını tanımlayın
Çoğu bilimsel aktivitede olduğu gibi, sarkacı anlamak ve kullanmak ancak onu tanımlayan kelimeleri biliyorsanız mümkündür.
- Genlik: Sarkaçın ulaştığı en yüksek nokta.
- Bob: Sarkaç ucundaki yükün diğer adı.
- Denge: sarkacın orta noktası; yük hareket etmiyorsa nerede.
- Sıklık: Sarkacın belirli bir süre içinde ileri geri sallanma sayısı.
- Dönem: Hareketli bir sarkacın aynı yere dönmesi için geçen süre.
Yöntem 2/3: Temel Fizik Öğretmek için Sarkaç Kullanma
Adım 1. Sarkaç deneylerinin bilimsel yöntemi öğretmek için harika bir yol olduğuna dikkat edin
Bilimsel yöntem, antik Yunan'dan beri bilimsel araştırmanın bel kemiği olmuştur ve sarkaç, üretimi kolay ve hızlı sonuç veren bir nesnedir. Aşağıdaki deneylerden herhangi birini gerçekleştirirken, bir hipotez formüle etmek için zaman ayırın, hangi değişkeni test ettiğinizi tartışın ve sonuçları karşılaştırın.
- Sonuçlarınızın tutarlılığını sağlamak için her zaman 5-6 defaya kadar deney yapın.
- Bir seferde yalnızca bir deney yapmayı unutmayın, aksi takdirde sarkacın salınımını neyin değiştirdiğini bilemezsiniz.
Adım 2. Yerçekimini öğretmek için ipin ucundaki ağırlığı değiştirin
Yerçekiminin etkisini öğrenmenin en basit yollarından biri sarkaç kullanmaktır ve sonuçlara şaşırabilirsiniz. Yerçekiminin etkisini görmek için:
- Sarkaç 10 cm çekin ve bırakın.
- Sarkaç dönemini zamanlamak için bir kronometre kullanın. 5-10 kez tekrarlayın.
- Sarkaca daha ağır bir bob ekleyin ve deneyi tekrarlayın.
- Periyot ve frekans tamamen aynı olacaktır! Bunun nedeni, yerçekiminin tüm yükleri eşit olarak etkilemesidir. Örneğin, bir madeni para ve bir tuğla aynı hızda düşecektir.
Adım 3. Genliği incelemek için yükü bıraktığınız yeri değiştirin
İpi daha yükseğe çektikçe sarkacın genliğini veya yüksekliğini artırmış olursunuz. Ancak bu sarkacın elinize ne kadar çabuk döndüğünü değiştirir mi? Yukarıdaki deneyi tekrarlayın, ancak bu sefer sarkacı 20 santimetre uzağa çekin ve yükü değiştirmeyin.
- Her şeyi doğru yaptıysanız, sarkacın periyodu değişmeyecektir.
- Genliği değiştirmek frekansı değiştirmez, bu trigonometri, ses bilimi ve diğer birçok alanda kullanışlı olacak bir gerçektir.
Adım 4. Halatın uzunluğunu değiştirin
Yukarıdaki deneyi tekrarlayın, ancak ne kadar ağırlık eklediğinizi veya ne kadar yükseğe bıraktığınızı değiştirmek yerine daha kısa veya daha uzun bir ip kullanın.
Bu sefer kesinlikle değişiklikleri fark edeceksiniz. Aslında sarkacın periyodunu ve frekansını değiştirecek tek şey ipin uzunluğunu değiştirmektir
Adım 5. Atalet, enerji transferi ve ivme hakkında bilgi edinmek için sarkaç fiziği hakkında daha fazla bilgi edinin
Daha kıdemli öğrenciler veya hevesli fizikçiler için sarkaçlar, ivme, sürtünme ve trigonometri arasındaki ilişkiyi öğrenmenin harika bir yoludur. “Sarkaç denklemleri” arayın veya onları bulmak için kendi deneylerinizi tasarlayın. Dikkate alınması gereken bazı sorular:
- Bob en düşük noktasında ne kadar hızlı hareket eder? Her noktada bobun hızını nasıl buluyorsunuz?
- Bob sarkacın herhangi bir noktasında ne kadar kinetik enerjiye sahiptir? Yardımcı olarak şu denklemi kullanın: Kinetik Enerji = 0,5 x Bob'un Kütlesi x Hızı.2
- İpin uzunluğuna göre bir sarkacın periyodunu nasıl tahmin edebilirsiniz?
Yöntem 3/3: Ölçüm Almak için Sarkaç Kullanma
Adım 1. Süreyi ölçmek için ipin uzunluğunu ayarlayın
Halatı daha fazla geri çekip yükü değiştirmek süreyi değiştiremezken, ipi uzatmak veya kısaltmak süreyi değiştirebilir. Eski bir saat bu şekilde yapılır - sarkacın uzunluğunu mükemmel bir şekilde değiştirirseniz, iki saniye süren bir nokta veya tam dönüş yapabilirsiniz. Periyotların sayısını sayın ve ne kadar zaman geçtiğini bilirsiniz.
- Sarkaçlı saat, sarkaç her sallandığında saatin saniye ibresi hareket edecek şekilde dişliye bağlanmıştır.
- Sarkaçlı bir saatte, bir yönde sallanan bir ağırlık bir "tik" üretir ve bir "tık" üretmek için geri sallanır.
Adım 2. Depremler de dahil olmak üzere yakındaki titreşimleri ölçmek için sarkaçınızı kullanın
Depremlerin yoğunluğunu ve yönünü ölçen bir makine olan sismograf, yalnızca yerkabuğu hareket ettiğinde hareket eden karmaşık bir sarkaçtır. Sadece levha tektoniği ölçmek için bir sarkacı kalibre etmek son derece karmaşık olsa da, hemen hemen her sarkacı sadece kalem ve kağıtla basit bir sismografa dönüştürebilirsiniz.
- Sarkaçın ucundaki ağırlığa bir kalem veya kurşun kalem yapıştırın.
- Kalemin kağıda değmesi ve işaretler yapması için sarkacın altına bir parça kağıt yerleştirin.
- Sarkacı hafifçe sallayın, ancak ipi sallamayın. Sarkacı ne kadar sert sallarsanız, kağıdınızdaki işaretler o kadar büyük olur. Bu daha büyük bir “deprem” ile ilişkilidir.
- Orijinal sismograf dönen bir kağıt parçasına sahipti, böylece zaman içinde bir depremin gücünü görebiliyordunuz.
- Sarkaç, Çin'de MS 132'den beri depremleri ölçmek için kullanılıyor.
Adım 3. Dünyanın döndüğünü kanıtlamak için Foucault Sarkacı adlı özel bir sarkaç kullanın
Bugün insanlar dünyanın kendi ekseni etrafında döndüğünü biliyor olsa da, Foucault Sarkacı bu kavramın en eski kanıtıdır. Bunu çoğaltmak için, rüzgar veya sürtünme gibi harici değişkenleri en aza indirmek için minimum 4,9 metre uzunluğa ve 11,3 kg'ın üzerinde ağırlığa sahip büyük bir sarkaç gerekir.
- Sarkacı uzun süre sallanabilecek şekilde hareket ettirin.
- Zaman geçtikçe sarkacın, sallanmaya başladığınız andan farklı bir yönde sallandığını fark edeceksiniz.
- Bunun nedeni, aşağıdaki dünya dönerken sarkacın düz bir çizgide hareket etmesidir.
- Kuzey yarım kürede sarkaç saat yönünde hareket edecek ve güney yarım kürede sarkaç saat yönünün tersine hareket edecektir.
- Karmaşık olmasına rağmen, trigonometrik denklemleri kullanarak enlemi hesaplamak için Foucault Sarkacı'nı kullanabilirsiniz.
İpuçları
- Bu deneyi doğru bir şekilde gerçekleştirmek için iki kişiye ihtiyacınız olabilir - bir kişi sarkaç kullanıyor ve diğer kişi zamanı takip ediyor.
- Daha doğru bir sarkaç yapmak istiyorsanız, ağırlığı istenen yükseklikte tutmak için başka bir ip kullanın. Ağırlığı "düşürmek" için ipin ucunu yakın. Bu, bıraktığınızda ağırlığı yanlışlıkla öne veya yana doğru itmenizi önleyecektir.
- Bazı insanlar sarkacın özel kehanet güçleri olduğuna inanır.
