O provocare fizică distractivă de la Science Buddies

scientific

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Concepte cheie
Fizică
Gravitatie
Mişcare
Pendule

Introducere
Știați că leagănele de la locul de joacă pot oferi o lecție bună de fizică - precum și multă distracție? Mișcarea înainte și înapoi a unui leagăn este un exemplu de pendul.

Vedem penduluri și în alte domenii ale vieții noastre, cum ar fi ceasurile bunicului (cunoscute și sub numele de valize lungi). Dar pendulele pot face mai mult decât să ofere distracție la recreere și să ajute să spună ora - printre alte aplicații științifice, pot arăta că pământul este imens! Acest lucru se datorează faptului că mișcarea de oscilare a unui pendul se datorează forței de greutate generate de dimensiunea pământului. Alți factori, inclusiv lungimea unui pendul, pot afecta, de asemenea, mișcarea acestuia.

fundal
Un pendul este un obiect atârnat de un punct fix care se leagănă înainte și înapoi sub acțiunea gravitației. În exemplul leagănului de joacă, leagănul este susținut de lanțuri care sunt atașate la puncte fixe în partea de sus a setului de leagăn. Când leagănul este ridicat și eliberat, acesta se va mișca liber înainte și înapoi datorită forței de greutate pe el. Balansoarul continuă să se deplaseze înainte și înapoi fără niciun ajutor suplimentar exterior până când fricțiunea (între aer și leagăn și între lanțuri și punctele de fixare) o încetinește și, în cele din urmă, o oprește.

Timpul necesar unui pendul pentru a se întoarce înapoi la poziția inițială se numește perioada pendulului. De exemplu, acesta este timpul necesar unui copil împins într-un leagăn pentru a fi împins și apoi a reveni înapoi pentru o altă împingere. Perioada pendulului depinde de forța de greutate, precum și de lungimea pendulului.

Materiale
• Două scaune identice
• Șnur sau fire
• Zece șaibe metalice de dimensiuni identice sau șase bănuți
• Bandă puternică
• Metru
• Foarfece
• Cronometru precis la 0,1 secunde
• Un asistent

Pregătirea
• Așezați cele două scaune spate-în-spate. Distanțați-le la aproximativ un metru distanță. Așezați bara de măsurare pe spătarele celor două scaune, centrate pe spatele fiecăruia.
• Tăiați o bucată de sfoară la o lungime de 70 de centimetri. Tăiați a doua bucată de sfoară la o lungime de 35 cm. Legați un capăt al ambelor corzi de stick-ul contorului, spre mijlocul stick-ului. Spaționați corzile la o distanță de aproximativ 20 până la 30 cm pe bara de măsurare.
• Legați cinci șaibe metalice la capătul liber al fiecărui șir. Alternativ, dacă utilizați penny și bandă, fixați în siguranță trei penny la capătul liber al fiecărui șir.
• Tip: Dacă stick-ul contorului nu pare să stea stabil pe spătarele scaunelor, puteți încerca să lipiți capetele stick-ului contorului de scaune.

Observații și rezultate
A avut pendulul mai lung o perioadă mai lungă decât pendulul mai scurt? Perioada mai lungă a pendulului nu era de două ori mai lungă decât perioada mai mică a pendulului?

Perioada unui pendul este legată de lungimea sa, dar relația nu este liniară. Un pendul care este de două ori mai lung decât un alt pendul nu are pur și simplu o perioadă care este, de asemenea, de două ori mai lungă. Perioadele exacte ale pendulelor mai lungi și mai scurte pot fi puțin mai mici de 1,7 secunde și respectiv 1,2 secunde, din cauza fricțiunii și pentru că lungimile lor au fost mai mici de 70 cm și 35 cm (datorită șirurilor utilizate pentru a se lega de atașamente).

Poate că cel mai faimos pendul este pendulul lui Foucault, care a arătat rotația pământului la mijlocul anilor 1800. Una dintre primele utilizări ale pendulului cunoscute a fost în aproximativ A.D. 100 când un om de știință chinez, Zhang Heng, a folosit-o pentru a detecta cutremure îndepărtate într-un dispozitiv numit seismograf. Astăzi, pendulele au multe aplicații, inclusiv măsurarea gravitației locale și ajutarea la ghidarea navelor și a aeronavelor.

Mai multe de explorat
„Pendulum Lab” de la Universitatea din Colorado la proiectul BET Pheter
„Pendulul prezintă mișcare periodică” de la Școala pentru Campioni
"Swing Low: Investigați mișcarea unui pendul" de la Science Buddies


Această activitate ți-a fost adusă în parteneriat cu Science Buddies