Njihalo se sastoji od uteg koji je obješen na štap ili uže koje se ljulja naprijed -natrag. Njihala su uobičajena u uređajima za mjerenje vremena, kao što su metronomi, satovi s njihalom, seizmometri i ljuljačke kadionice, a mogu se koristiti za ilustraciju složenih fizičkih problema.
Korak
Metoda 1 od 3: Razumijevanje osnovnog njihala
Korak 1. Znajte da je visak uteg koji slobodno visi na kraju žice
Prije nego počnete koristiti visak, morate znati što je to visak i kako radi. Srećom, visak nije ništa drugo do viseći uteg koji se može njihati naprijed -natrag. Uže je vezano na fiksnom mjestu tako da se pomiču samo težina i uže.
- Držite kraj ogrlice s privjeskom ili yo-yo igračku među prstima i pomaknite "težinu" pri dnu. Napravili ste svoj prvi visak!
- Uobičajeni primjer njihala je velika njihajuća težina na satu s njihalom.
Korak 2. Za korištenje njihala povucite uteg i zatim ga otpustite
Držite uže čvrsto i uklonite težinu bez guranja. Utez će se ljuljati naprijed -natrag, vraćajući se na gotovo istu visinu kao kad ste ga spustili.
- Njihalo će se zauvijek ljuljati ako ga ništa ne uspori ili promijeni smjer.
- Zapravo, vanjske sile poput trenja i otpora zraka usporit će njihalo.
Korak 3. Napravite jednostavno njihalo s nizom, baterijom i mjernom trakom kako biste ga bolje razumjeli
Ako učite kroz praktične aktivnosti ili želite naučiti djecu kako funkcionira njihalo, tada možete brzo izgraditi njihalo s kojim ćete eksperimentirati:
- Vežite jedan kraj užeta za središte drvene mjerne trake ili stupa.
- Drugi kraj privežite za bateriju ili drugo malo opterećenje.
- Uravnotežite odmjereno drvo na naslonima dva jednaka stolca tako da baterija slobodno visi između njih i može se ljuljati ne udarajući ništa.
- Podignite bateriju držeći uže zategnutim i otpustite ga tako da se njiše naprijed -natrag.
Korak 4. Odredite znanstveni rječnik za klatno
Kao i kod većine znanstvenih aktivnosti, razumijevanje i korištenje njihala moguće je samo ako poznajete riječi koje ga opisuju.
- Amplituda: Najviša točka do koje visak doseže.
- Bob: Drugi naziv za teret na vrhu njihala.
- Ravnoteža: sredina njihala; gdje se nalazi teret ako se ne kreće.
- Frekvencija: Koliko se puta njihalo njiše naprijed -natrag u određenom vremenu.
- Razdoblje: Vrijeme potrebno pokretnom njihalu da se vrati na isto mjesto.
Metoda 2 od 3: Korištenje njihala za poučavanje osnovnih fizika
Korak 1. Imajte na umu da su pokusi s njihalom izvrstan način poučavanja znanstvene metode
Znanstvena metoda bila je okosnica znanstvenih istraživanja još od antičke Grčke, a visak je objekt koji se lako proizvodi i brzo daje rezultate. Prilikom izvođenja bilo kojeg od sljedećih pokusa odvojite vrijeme za formuliranje hipoteze, raspravite koju varijablu testirate i usporedite rezultate.
- Uvijek eksperimentirajte do 5-6 puta kako biste osigurali dosljednost rezultata.
- Ne zaboravite isprobavati samo jedan po jedan eksperiment- inače nećete znati što mijenja zamah njihala.
Korak 2. Promijenite težinu na kraju užeta kako biste naučili gravitaciju
Jedan od najjednostavnijih načina za učenje o učinku gravitacije je pomoću njihala, pa biste mogli biti iznenađeni rezultatima. Da biste vidjeli učinak gravitacije:
- Povucite visak 10 cm i otpustite ga.
- Upotrijebite štopericu za mjerenje razdoblja njihanja. Ponovite 5-10 puta.
- U klatno dodajte teži bob i ponovite pokus.
- Razdoblje i učestalost bit će potpuno isti! To je zato što gravitacija jednako utječe na sva opterećenja. Na primjer, novčić i cigla će pasti istom brzinom.
Korak 3. Promijenite mjesto ispuštanja opterećenja da biste proučili amplitudu
Kako vučete žicu više, povećavali ste amplitudu ili visinu njihala. Međutim, mijenja li se to koliko se brzo visak vraća u vašu ruku? Ponovite gornji pokus, ali ovaj put povucite njihalo 20 centimetara dalje i ne mijenjajte teret.
- Ako ste sve učinili ispravno, razdoblje njihala se neće promijeniti.
- Promjena amplitude ne mijenja frekvenciju, što će nam dobro doći u trigonometriji, zvučnoj znanosti i mnogim drugim poljima.
Korak 4. Promijenite duljinu užeta
Ponovite gornji pokus, ali umjesto da promijenite koliko težine dodajete ili koliko visoko padate, upotrijebite kraće ili duže uže.
Ovaj put ćete definitivno primijetiti promjene. Zapravo, promjena duljine žice jedina je stvar koja će promijeniti razdoblje i frekvenciju njihala
Korak 5. Saznajte više o fizici njihala kako biste saznali o inerciji, prijenosu energije i ubrzanju
Za više studente ili nadobudne fizičare, njihala su izvrstan način za učenje odnosa između ubrzanja, trenja i trigonometrije. Potražite "jednadžbe njihala" ili osmislite vlastite pokuse kako biste ih pronašli. Neka pitanja koja treba razmotriti:
- Koliko se brzo bob kreće na najnižoj točki? Kako pronaći brzinu boba u svakoj točki?
- Koliko kinetičke energije ima bob u bilo kojoj točki njihala? Kao pomoć, koristite jednadžbu: Kinetička energija = 0,5 x Bobova masa x Brzina2
- Kako možete predvidjeti razdoblje njihala na temelju duljine žice?
Metoda 3 od 3: Korištenje njihala za mjerenje
Korak 1. Podesite duljinu užeta kako biste izmjerili vrijeme
Dok daljnje povlačenje užeta i promjena tereta ne mogu promijeniti razdoblje, produljenje ili skraćivanje užeta može promijeniti razdoblje. Ovako ćete napraviti stari sat - ako savršeno promijenite duljinu njihala tada možete napraviti mjesečnicu ili pun zamah, što traje dvije sekunde. Izbrojite broj menstruacija i znate koliko je vremena prošlo.
- Sat s njihalom pričvršćen je na zupčanik tako da se svaki put kad se njihalo njiše, druga kazaljka na satu pomiče.
- U satu s njihalom, uteg koji se okreće u jednom smjeru proizvodi "otkucaj" i zamahu unatrag da proizvede "kucanje".
Korak 2. Pomoću svog njihala izmjerite vibracije u blizini, uključujući potrese
Seizmograf, stroj koji mjeri intenzitet i smjer potresa, složeno je njihalo koje se pomiče samo pri kretanju Zemljine kore. Iako je kalibriranje njihala samo za mjerenje tektonike ploča iznimno komplicirano, gotovo svako njihalo možete pretvoriti u osnovni seizmograf samo olovkom i papirom.
- Zalijepite olovku ili olovku na uteg na kraju njihala.
- Stavite komad papira ispod njihala tako da olovka dotakne papir i napravi oznake.
- Lagano ljuljajte njihalo, ali nemojte tresti uzicu. Što jače tresete njihalo, veće su oznake na vašem papiru. To je povezano s većim "potresom".
- Originalni seizmograf imao je rotirajući komad papira tako da ste s vremenom mogli vidjeti snagu potresa.
- Njihalo se koristi za mjerenje potresa od 132. godine poslije Krista u Kini.
Korak 3. Upotrijebite posebno njihalo koje se naziva Foucaultovo njihalo kako biste dokazali da se Zemlja okreće
Iako danas ljudi znaju da se Zemlja okreće oko svoje osi, Foucaultovo njihalo najraniji je dokaz ovog koncepta. Za njegovo kopiranje trebat će vam veliko njihalo, minimalne duljine 4,9 metara i težine veće od 11,3 kg, kako biste smanjili vanjske varijable poput vjetra ili trenja.
- Pomaknite njihalo tako da se može dugo ljuljati.
- Kako vrijeme prolazi, primijetit ćete da se njihalo njiše u drugom smjeru od onog kada ste pokrenuli zamah.
- To se događa jer se njihalo kreće ravno, dok se zemlja ispod rotira.
- Na sjevernoj hemisferi visak će se kretati u smjeru kazaljke na satu, a na južnoj hemisferi u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.
- Iako je komplicirano, pomoću Foucaultovog njihala možete izračunati zemljopisnu širinu pomoću trigonometrijskih jednadžbi.
Savjeti
- Za točno izvođenje ovog eksperimenta možda će vam trebati dvije osobe - jedna osoba koja koristi visak, a druga osoba koja prati vrijeme.
- Ako želite napraviti točniji visak, upotrijebite drugo uže kako biste održali težinu na željenoj visini. Spalite kraj užeta kako biste "spustili" težinu. To će vas spriječiti da slučajno gurnete uteg prema naprijed ili u stranu kad ga otpustite.
- Neki vjeruju da visak ima i posebne moći proricanja.
