Page 70 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PP_fiipbook

Doświadczenie 14.

Badamy zależność wychylenia wahadła z położenia równowagi od czasu
Niezbędne przedmioty: metalowy lejek z niewielkim otworem (lub plastikowa butelka z nakrętką z dziurką), piasek (może
być kasza manna), cienka bawełniana linka (nić) o długości ok. 1 m, taśma papierowa o szerokości
25–30 cm, wykonana z kartki A1 (można skleić taśmą klejącą, pod spodem, kartki papieru do
drukarek – A4), statyw; lejek można zastąpić butelką z płynem do mycia naczyń

Wykonanie:
• Przymocuj linkę do modelu wahadła matematycznego (lejka, butelki).
• Zawieś wahadło na statywie. Pod wahadłem umieść początek taśmy
papierowej w taki sposób, aby szerokość taśmy była ustawiona w kierunku
równoległym do kierunku drgań wahadła.
• Zatkaj otwór lejka palcem i nasyp do środka piasek.
• Odchyl wahadło o ok. 5 cm od pionu, zdejmij palec z otworu lejka i w tym
samym momencie puść wahadło.
• Przesuwaj papierową taśmę ruchem jednostajnym.
• Powtórz doświadczenie, odchylając wahadło od pionu o ok. 10 cm.

Obserwacje:
• Na papierowej taśmie piasek (kasza, płyn) wyznacza położenie wahadła. Gdy taśma się nie przesuwa, piasek rysuje
odcinek o długości równej podwójnej amplitudzie. Gdy taśma przesuwana jest ruchem jednostajnym, wysypany piasek
wyznacza sinusoidę. Im bardziej wychylimy lejek (dostarczymy więcej energii), tym amplituda drgań jest większa.
Wniosek: Wykresem położenia wahadła w ruchu drgającym, czyli zależności jego wychylenia z położenia równowagi
od czasu, jest sinusoida. Im więcej energii dostarczymy ciału wprawianemu w drgania, tym większa jest
amplituda jego drgań.

Analiza wykresu zależności wychylenia wahadła od czasu
W doświadczeniu mogłeś zauważyć, że lejek wykreślił sinusoidę. Jeśli znamy
czas, w którym przesuwaliśmy papierową taśmę, to potrafimy również osza-
cować okres drgań lejka i narysować wykres x(t) położenia wahadła (lejka)
w ruchu drgającym. Precyzyjne określenie położenia byłoby możliwe, gdy-
byśmy zarejestrowali drgania na filmie lub zastosowali technikę stroboskopii
(zobacz Ciekawe! s. 69).

x (cm) T
10
A
0
A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t (s)
-10 T

Odczytaj z wykresu x(t) amplitudę, okres 2.12 Wykres zależności odległości lejka od położenia równowagi od czasu
i częstotliwość drgań lejka. trwania ruchu

68