Pendel koosneb varda või nööri külge riputatud raskusest, mis kõigub edasi-tagasi. Pendleid leidub ajamõõtmisseadmetes, nagu metronoomid, vanaisa kellad, seismomeetrid ja kõikuvad viirukipõletid, ning neid saab kasutada keerukate füüsikaprobleemide illustreerimiseks.
1
Tea, et pendel on nööri otsas vabalt rippuv raskus. Enne pendli kasutamise alustamist peate teadma, mis see on ja kuidas see töötab. Õnneks pole pendel midagi muud kui rippuv raskus, mis lubab edasi-tagasi õõtsuda. Nöör on kinnitatud kindlasse punkti nii, et liiguvad ainult raskus ja nöör. Hoia ripats-kaelakee või jojo otsast sõrmede vahel ja liiguta “raskust” allosas. Olete oma esimese pendli valmistanud! Pendli tavaline näide on vanaisa kella suur õõtsuv raskus.
2
Pendli kasutamiseks tõmmake raskus tagasi ja laske lahti. Veenduge, et hoiate nööri õpetatuna ja vabastage raskus ilma seda surumata. Kaal kõigub edasi-tagasi, pöördudes tagasi ligikaudu samale kõrgusele, millelt selle kukkusite. Pendel kõigub igavesti, kui midagi ei juhtu seda aeglustama või suunda muutma. Tegelikult aeglustavad välised jõud, nagu hõõrdumine ja õhutakistus, pendli tööd.
3
Paremaks mõistmiseks ehitage nööri, patarei ja mõõdupuuga lihtne pendel. Kui õpite praktiliste tegevuste kaudu või soovite õpetada lastele, kuidas pendlid töötavad, saate katsetamiseks kiiresti pendli ehitada: siduda nööri üks ots mõõdupuu või küsitluse keskele.Siduda teine ots patarei külge või muu väike kaal.Tasakaalustage mõõdupuu kahe identse tooli seljatoel nii, et aku ripuks vabalt nende vahel ja saaks kõikuda ilma millegi vastu löömata. Tõstke aku üles, hoides nööri pingul, ja vabastage see nii, et see liiguks edasi-tagasi.
4
Tunnistage pendlite teaduslikku sõnavara. Nagu enamik teaduslikke tegevusi, on ka pendlitest võimalik aru saada ja neid kasutada ainult siis, kui tead neid kirjeldavaid sõnu. Amplituud: kõrgeim punkt, milleni pendel jõuab. Bob: pendli lõpus oleva raskuse teine nimi. Tasakaal: keskpunkt pendlist; kus raskus puhkab, kui see ei liigu.Sagedus: pendli edasi-tagasi õõtsumiste arv etteantud aja jooksul.Periood: aeg, mis kulub liikuval pendlil samasse kohta naasmiseks.
5
Tea, et pendlikatsed on suurepärane viis teadusliku meetodi õpetamiseks. Teaduslik meetod on olnud teadusliku uurimistöö selgroog juba iidsetest kreeklastest ning pendleid on lihtne nokitseda ja koheseid tulemusi näha. Järgmiste katsete läbiviimisel leidke aega hüpoteesi sõnastamiseks, rääkige, millist muutujat testite, ja võrrelge tulemusi. Tulemuste järjepidevuse tagamiseks tehke katset alati 5–6 korda. Ärge unustage proovida ainult ühte katsetage korraga – muidu te ei tea, mis pendli löögi muutis.
6
Muutke raskust stringi lõpus, et õpetada gravitatsiooni kohta. Üks lihtsamaid viise gravitatsiooni mõju tundmaõppimiseks on pendli abil ja tulemused võivad teid üllatada. Gravitatsiooni mõjude nägemiseks: tõmmake pendlit 10 sentimeetrit tagasi ja vabastage see. Kasutage pendli perioodi ajastamiseks stopperit. Korrake 5-10 korda. Lisage pendlile raskem hoob ja korrake katset. Periood ja sagedus on täpselt samad! Seda seetõttu, et gravitatsioon mõjutab kõiki raskusi võrdselt. Näiteks peni ja tellis kukuvad ühesuguse kiirusega.
7
Amplituudi tundmaõppimiseks muutke kaalu langetamise kohta. Kui tõmbate nööri kõrgemale, suurendate pendli amplituudi ehk kõrgpunkti. Kuid kas see muudab seda, kui kiiresti pendel teie kätte naaseb? Korrake ülaltoodud katset, kuid raskuse muutmise asemel tõmmake seekord pendlit 20 sentimeetrit tagasi. Kui tegite kõik õigesti, siis pendli periood ei muutu. Amplituudi muutmine ei muuda sagedust, see tuleb trigonomeetria tunnis kasuks. , heliteadus ja paljud teised valdkonnad.
8
Muutke stringi pikkust. Korrake ülaltoodud katset, kuid selle asemel, et muuta, kui palju kaalu olete lisanud või kui kõrgele olete selle langetanud, kasutage palju lühemat või pikemat stringi. Seekord märkate kindlasti muutust. Tegelikult on nööri pikkuse muutmine ainus asi, mis muudab pendli perioodi ja sagedust.
9
Sukelduge sügavamale pendli füüsikasse, et õppida tundma inertsi, energia ülekandmist ja kiirendust. Vanematele õpilastele või füüsikuteks pürgijatele on pendlid suurepärane viis kiirenduse, hõõrdumise ja trigonomeetria vaheliste seoste õppimiseks. Otsige “pendlivõrrandid” või koostage nende leidmiseks oma katsed. Mõned küsimused, mida kaaluda: kui kiiresti liigub bob madalaimas punktis? Kuidas leida löögi kiirust mis tahes punktis? Kui palju kineetilist energiat on pendli mis tahes punktis? Abi saamiseks kasutage võrrandit: kineetiline energia = ,5 x Bob’i mass x kiirus2Kuidas ennustada pendli perioodi nööri pikkuse põhjal?
10
Reguleerige aja mõõtmiseks stringi pikkust. Kui nööri kaugemale tagasi tõmbamine ja raskuse muutmine perioodi ei muuda, siis nööri pikendamine või lühendamine muudab seda. Nii tehakse vanu kellasid – kui muudad pendli pikkust suurepäraselt, saad punkti ehk täishoo teha, selleks kulub kaks sekundit. Loendage perioodide arv ja saate teada, kui palju aega on möödunud. Pendelkellad on kinnitatud hammasrataste külge nii, et iga kord, kui pendel liigub, liigub kella sekundiosuti. Vanaisa kellas paneb ühes suunas liikuv raskus “tiksu” ja tagasipööramine “taki”.
11
Kasutage pendlit lähedalasuvate vibratsioonide, sealhulgas maavärinate mõõtmiseks. Seismograafid, masinad, mis mõõdavad maavärinate intensiivsust ja suunda, on keerulised pendlid, mis liiguvad ainult siis, kui maakoor liigub. Kuigi pendli kalibreerimine ainult tektooniliste plaatide mõõtmiseks on uskumatult keeruline, saate peaaegu iga pendli muuta tavaliseks seismograafiks, kasutades pliiatsi ja paberit. Kinnitage pliiats või pliiats pendli otsa raskuse külge. Asetage paberitükk. pendli alla nii, et pliiats puudutaks paberit ja võib jätta jälgi.Raputage õrnalt pendlit, kuid mitte nööri. Mida tugevamini pendlit raputate, seda suuremad on märgid teie paberitükil. See vastab suuremale “maavärinale”.Päris seismograafidel on pöörlev paberitükk, nii et näete maavärina tugevust aja jooksul.Pendeleid kasutati Hiinas maavärinate mõõtmiseks juba 132. aastal pKr.
12
Kasutage spetsiaalset pendlit, mida nimetatakse Foucault pendliks, et tõestada, et maa pöörleb. Kuigi inimesed teadsid, et Maa pöörleb ümber oma telje, oli Foucault’ pendel selle kontseptsiooni varaseim nähtav tõestus. Selle kopeerimiseks vajate suurt pendlit, mis on vähemalt 16 jalga pikk ja kaalub üle 25 naela, et minimeerida väliseid muutujaid, nagu tuul või hõõrdumine. Pange pendel liikuma, liigutades piisavalt, et see saaks pikka aega kõikuda. Aja edenedes märkate, et pendel liigub teises suunas, kui te seda alustasite. See juhtub seetõttu, et pendel liigub samal ajal sirgjooneliselt Maa selle all pöörleb.Põhjapoolkeral nihkub pendel päripäeva ja lõunaosas vastupäeva. Kuigi see on keeruline, saate Foucault pendli abil oma laiuskraadi trigonomeetrilise võrrandi abil arvutada.