Ποιες είναι οι φυσικές παράμετροι στη διερεύνηση ενός απλού εκκρεμούς;
1. Μήκος (l): Αυτή είναι η απόσταση μεταξύ του σημείου ανάρτησης και του κέντρου μάζας του εκκρεμούς Bob. Είναι σημαντικό επειδή επηρεάζει άμεσα την περίοδο ταλάντωσης.
2. Μάζα (m): Η μάζα του εκκρεμούς Bob. Είναι ενδιαφέρον ότι η μάζα του BOB δεν επηρεάζει την περίοδο ταλάντωσης για ένα απλό εκκρεμές. Αυτή είναι μια βασική αρχή της συμπεριφοράς του εκκρεμούς.
3. Γωνία μετατόπισης (θ): Η αρχική γωνία με την οποία το εκκρεμές εκτοπίζεται από τη θέση ισορροπίας του. Η περίοδος ταλάντωσης είναι ανεξάρτητη μόνο από τη γωνία για μικρές μετατοπίσεις (λιγότερο από 10 μοίρες). Για μεγαλύτερες γωνίες, η περίοδος γίνεται ελαφρώς μεγαλύτερη.
4. Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (G): Η επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα που ενεργεί στο εκκρεμές Bob. Αυτή η τιμή είναι σταθερή για μια συγκεκριμένη θέση στη Γη και αποτελεί βασικό παράγοντα για τον προσδιορισμό της περιόδου.
5. Αντίσταση αέρα (D): Αυτός είναι ένας παράγοντας που προκαλεί απόσβεση των ταλαντώσεων του εκκρεμούς. Αν και δεν είναι άμεση παράμετρος στο ιδανικό απλό μοντέλο εκκρεμούς, είναι σημαντικό να εξεταστεί σε πειράματα πραγματικού κόσμου.
Πώς αυτές οι παράμετροι σχετίζονται με την περίοδο (t) του εκκρεμούς:
* Η περίοδος (t) είναι άμεσα ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα του μήκους (L): Αυτό σημαίνει ότι εάν διπλασιάσετε το μήκος του εκκρεμούς, η περίοδος θα αυξηθεί κατά συντελεστή της τετραγωνικής ρίζας του 2.
* Η περίοδος (t) είναι ανεξάρτητη από τη μάζα (m): Πρόκειται για μια θεμελιώδη αρχή των απλών εκκρεμών. Η μάζα δεν επηρεάζει το χρόνο που χρειάζεται για μια πλήρη ταλάντευση.
* Η περίοδος (t) είναι περίπου ανεξάρτητη από τη γωνία μετατόπισης (θ) για μικρές γωνίες: Αυτή είναι μια προσέγγιση που ισχύει για γωνίες μικρότερες από 10 μοίρες.
* Η περίοδος (t) είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα της επιτάχυνσης λόγω βαρύτητας (g): Αυτό σημαίνει ότι εάν επρόκειτο να πάρετε ένα εκκρεμές στο φεγγάρι, όπου η βαρύτητα είναι ασθενέστερη, η περίοδος θα αυξηθεί.
πειραματικά:
Κατά τη διερεύνηση ενός απλού εκκρεμούς, θα ελέγχετε συνήθως το μήκος, τη μάζα και τη γωνία μετατόπισης. Στη συνέχεια, θα μετρήσετε την περίοδο ταλάντωσης χρησιμοποιώντας ένα χρονόμετρο ή άλλη κατάλληλη συσκευή χρονισμού. Μεταβάλλοντας το μήκος και την ανάλυση των περιόδων που προκύπτουν, μπορείτε να επαληθεύσετε πειραματικά τη σχέση μεταξύ μήκους και περιόδου.
