Kateri primer improviziranega znanstvenega aparata, ki se uporablja v fiziki?

Materiali:

- Vzmet

- maša

- Ravnilo

- Štoparica

- Skodelica vode

Navodila:

1. Vzmet pritrdimo na maso.

2. Maso primemo v roko in raztegnemo vzmet.

3. Maso sprostimo in pustimo, da zaniha.

4. S štoparico izmerite čas, v katerem masa naredi en popoln nihaj.

5. Ponovite korake 2-4 za različne dolžine vzmeti.

6. Uporabite podatke za izračun konstante vzmeti.

7. Skodelico do polovice napolnite z vodo. Skodelico postavite pod maso, ki je pritrjena na vzmet, in opazujte, kako se perioda spreminja.

Opažanja:

Ko se vzmet raztegne, se masa pospeši v nasprotni smeri sile vzmeti. Ko se masa sprosti, niha naprej in nazaj okoli ravnotežnega položaja. Obdobje nihanja je čas, ki je potreben, da masa naredi en popoln nihaj.

Obdobje nihanja se povečuje z večanjem dolžine vzmeti. To je zato, ker je vzmet manj toga, ko je daljša, zato traja dlje, da masa pospeši in upočasni.

Ko skodelico z vodo postavimo pod maso, se perioda nihanja zmanjša. To je zato, ker voda daje upor gibanju mase, zaradi česar se ta upočasni.

Izračuni:

Konstanto vzmeti je mogoče izračunati z naslednjo formulo:

$$k =m(2\pi f)^2$$

kje:

- k je konstanta vzmeti v N/m

- m je masa v kg

- f je frekvenca v Hz

Frekvenco nihanja lahko izračunamo po naslednji formuli:

$$f =1/T$$

kje:

- f je frekvenca v Hz

- T je nihajna doba v s

V tem primeru je masa 0,1 kg, nihajna doba 1,0 s, dolžina vzmeti pa 0,5 m. Če te vrednosti vključimo v zgornje formule, dobimo:

$$k =0,1(2\pi 1,0)^2 =0,63 N/m$$

Sklep:

Ta preprost poskus prikazuje, kako uporabiti improvizirano napravo za merjenje konstante vzmeti in opazovanje učinkov različnih dejavnikov na obdobje nihanja. Ta poskus se lahko uporabi za poučevanje študentov o konceptih preprostega harmoničnega gibanja in Hookovega zakona.