Το απλό εκκρεμές
1. Σημεία θεωρίας
Ο χρόνος για μία πλήρη ταλάντωση του εκκρεμούς είναι η περίοδός του (Τ)
- Ως μήκος l του εκκρεμούς μετράμε την απόσταση του σημείου στήριξης απο το κέντρο μάζας του βαριδιού
- Το νήμα έχει πολύ μικρότερη μάζα απο το βαρίδι (αμελητέα)
- Η (μέγιστη) απόκλιση είναι της τάξης των 5ο - 10ο
- Ο νόμος του εκκρεμούς:
(όπου l το μήκος του εκκρεμούς, g η επιτάχυνση της βαρύτητας)
- Ισχύει για τη Γη και τη Σελήνη
2. Εικονικό πείραμα - προετοιμασία
Πειραματίσου με τη βοήθεια της προσομοίωσης, αλλάζοντας τη μάζα, το μήκος και τη γωνία εκτροπής του εκκρεμούς.
Σε κάθε περίπτωση, υπολόγισε το χρόνο που διαρκεί μία πλήρης ταλάντωση.
Tip: Για να υπολογίσεις τη περίοδο, μπορείς να μετρήσεις αρχικά το χρόνο που διαρκούν μερικές ταλαντώσεις (π.χ. 10)
3. Υλικά - Διάταξη - Διάρκεια
Υλικά:
- Λεπτό νήμα ή κλωστή,
- μερικά βαρίδια (π.χ. ροδέλες)
- συνδετήρας,
- 2 άγκιστρα, ορθοστάτες
20' Λεπτά
4. Φύλλο Εργασίας
Τίτλος: Το απλό εκκρεμές
| Παρατήρηση, υπόθεση /πρόβλεψη | Πείραμα, έλεγχος | Συμπέρασμα - γενίκευση | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ένα μικρό αντικείμενο κρέμεται στην άκρη του νήματος ώστε να μπορεί να ταλαντώνεται δεξιά αριστερά (εκκρεμές). Θεωρείς ότι ο χρόνος που χρειάζεται για να ολοκληρώσει μία ταλάντωση εξαρτάται από:
| Χρησιμοποίησε τη διάταξη του εκκρεμούς στη θέση εργασίας σου για να ελέγξεις τις απαντήσεις σου. Για τη χρονομέτρηση μπορείς να χρησιμοποιήσεις και το χρονόμετρο:
Έλεγξε τις απαντήσεις σου... | Σύμφωνα με τον πειραματισμό σου: Αν το μήκος του νήματος εκκρεμούς τετραπλασιαστεί, η περίοδος θα γίνει
Αν η μάζα του εκκρεμούς αλλάξει.
Ο χρόνος για μια πλήρη ταλάντωση εξαρτάται από την αρχική απόκλιση του εκκρεμούς.
| |||||||||||||||
Σύμφωνα με το νόμο του απλού εκκρεμούς,
| Δοκίμασε να κάνεις αλλαγές στο μήκος του εκκρεμούς, για να ελέγξεις την απάντησή σου
| Μπορείς να προβλέψεις, πόση θα γίνει η περίοδος Τ, αν το μήκος γίνει 30 εκατοστά;
| |||||||||||||||
Tip1: Για να μετρήσεις με καλύτερη ακρίβεια την περίοδο, μπορείς να χρονομετρήσεις ένα μεγαλύτερο αριθμό επαναλήψεων και να υπολογίσεις τη διάρκεια της μίας Tip2: Μια ιδέα είναι να μεταβάλλεις το μήκος x2, x3 κ.λ.π., ώστε να ελέγξεις πιο εύκολα την αλλαγή του Τ και του Τ2 | |||||||||||||||||
5. 2ο Φύλλο Εργασίας
Τίτλος: Το απλό εκκρεμές
| Παρατήρηση, υπόθεση /πρόβλεψη | Πείραμα, έλεγχος | Συμπέρασμα - γενίκευση | |||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ποιες δυνάμεις υποχρεώνουν το εκκρεμές να ταλαντώνεται;
Θα εφάρμοζες το νόμο του εκκρεμούς,
| Σκέψου: Αν το αντικείμενο που έχεις κρεμάσει για να φτιάξεις το εκκρεμές, ήταν πολύ ελαφρύ: Θα έκανε την κίνηση που παρατήρησες;
| Ποια είναι η τιμή για την επιτάχυνση της βαρύτητας που υπολόγισες; Σχολίασε σε σχέση με αυτή που αναφέρει η βιβλιογραφία.. | |||||||||||||||||||||||
| Πως θα βόλευε να γράψεις τη μαθηματική έκφραση του νόμου, αν ζητούμενο ήταν η g; Πάρε τις κατάλληλες μετρήσεις με το χρονόμετρο, ώστε να συμπληρώσεις τον πίνακα και υπολογίσεις την g ...
| |||||||||||||||||||||||||
Θα μπορούσες με τη διάταξη σου, εφαρμόζοντας το νόμο του απλού εκκρεμούς, να υπολογίσεις την επιτάχυνση της βαρύτητας; | Ποια θα ήταν η περίοδος του εκκρεμούς μήκους 20cm, αν ήσουν ... αστροναύτης στη σελήνη; (gΣ = 1,62 m/s2) | ||||||||||||||||||||||||
Tip1: Για το εκκρεμές που χρησιμοποιήσαμε στο πείραμα, με βαρίδι και ελαφρύ νήμα, η αντίσταση του αέρα είναι πολύ μικρή και την αμελούμε Tip2: Αν χρειάζεσαι ελαφρύ αντικείμενο φτιάξε έναν μικρό βώλο από χαρτί και στερέωσε τον στη άκρη του νήματος. | |||||||||||||||||||||||||