Махалото се състои от тежест, окачена на прът или въже, което се люлее напред -назад. Махалата са често срещани в устройствата за измерване на времето, като метрономи, часовници с махало, сеизмометри и люлеещи се кадилници и могат да се използват за илюстриране на сложни физически проблеми.
Стъпка
Метод 1 от 3: Разбиране на основното махало
Стъпка 1. Знайте, че махалото е тежест, която виси свободно на края на връвта
Преди да започнете да използвате махало, трябва да знаете какво е махало и как работи. За щастие, едно махало не е нищо повече от висяща тежест, която може да се люлее напред -назад. Въжето е завързано на фиксирана точка, така че само тежестта и въжето да се движат.
- Дръжте края на висулка огърлица или йо-йо играчка между пръстите си и преместете "тежестта" в долната част. Вие направихте първото си махало!
- Често срещан пример за махало е голямо люлеещо се тегло на часовник с махало.
Стъпка 2. За да използвате махало, дръпнете тежестта назад и след това я освободете
Уверете се, че държите въжето здраво и свалете тежестта, без да я натискате. Тежестта ще се люлее напред -назад, връщайки се на почти същата височина, както когато сте я пуснали.
- Махалото ще се люлее завинаги, ако нищо не го забави или промени посоката му.
- Всъщност външни сили като триене и съпротивление на въздуха ще забавят махалото.
Стъпка 3. Направете просто махало с низ, батерия и рулетка, за да го разберете по -добре
Ако се учите чрез практически дейности или искате да научите децата как работи махалото, тогава можете бързо да изградите махало, с което да експериментирате:
- Завържете единия край на въжето към центъра на дървена лента или стълб.
- Завържете другия край за батерия или друг малък товар.
- Балансирайте измереното дърво на облегалките на два равни стола, така че батерията да виси свободно между тях и да може да се люлее, без да удря нищо.
- Повдигнете батерията, като държите въжето опънато, и го освободете, така че да се люлее напред -назад.
Стъпка 4. Определете научния речник за махалото
Както при повечето научни дейности, разбирането и използването на махало е възможно само ако знаете думите, които го описват.
- Амплитуда: Най -високата точка, която достига махалото.
- Боб: Друго име за натоварването на върха на махалото.
- Равновесие: средната точка на махалото; къде е товарът, ако не се движи.
- Честота: Броят пъти, когато махалото се люлее напред -назад за дадено време.
- месечен цикъл: Времето, необходимо на движещо се махало, за да се върне на същото място.
Метод 2 от 3: Използване на махало за преподаване на основни физики
Стъпка 1. Обърнете внимание, че експериментите с махало са чудесен начин да преподавате научния метод
Научният метод е гръбнакът на научните изследвания още от древна Гърция, а махалото е обект, който е лесен за производство и дава бързи резултати. Когато провеждате някой от следните експерименти, отделете време за формулиране на хипотеза, обсъдете коя променлива тествате и сравнете резултатите.
- Винаги експериментирайте до 5-6 пъти, за да осигурите последователност на резултатите си.
- Не забравяйте да опитате само един експеримент наведнъж- в противен случай няма да знаете какво променя люлеенето на махалото.
Стъпка 2. Променете тежестта в края на въжето, за да научите гравитацията
Един от най -простите начини да научите за ефекта на гравитацията е чрез махало и може да се изненадате от резултатите. За да видите ефекта на гравитацията:
- Издърпайте махалото с 10 см и го освободете.
- Използвайте хронометър, за да измерите периода на махалото. Повторете 5-10 пъти.
- Добавете по -тежък боб към махалото и повторете експеримента.
- Периодът и честотата ще бъдат абсолютно еднакви! Това е така, защото гравитацията влияе еднакво на всички товари. Например монета и тухла ще паднат със същата скорост.
Стъпка 3. Променете мястото, където падате натоварването, за да изучите амплитудата
Докато дърпате струната по -високо, увеличавате амплитудата или височината на махалото. Променя ли това обаче колко бързо махалото се връща в ръката ви? Повторете горния експеримент, но този път дръпнете махалото на 20 сантиметра и не променяйте товара.
- Ако сте направили всичко правилно, периодът на махалото няма да се промени.
- Промяната на амплитудата не променя честотата, факт, който ще бъде полезен в тригонометрията, звуковата наука и много други области.
Стъпка 4. Променете дължината на въжето
Повторете експеримента по -горе, но вместо да променяте колко тегло добавяте или колко високо го изпускате, използвайте по -късо или по -дълго въже.
Този път определено ще забележите промените. Всъщност промяната на дължината на струната е единственото нещо, което ще промени периода и честотата на махалото
Стъпка 5. Научете повече за физиката на махалото, за да научите за инерцията, преноса на енергия и ускорението
За по -старшите студенти или начинаещите физици махалата са чудесен начин да научат връзката между ускорението, триенето и тригонометрията. Потърсете „уравнения на махалото“или създайте свои собствени експерименти, за да ги намерите. Някои въпроси за разглеждане:
- Колко бързо се движи боб в най -ниската си точка? Как намирате скоростта на боба във всяка точка?
- Колко кинетична енергия има бобът в която и да е точка на махалото? Като помощ използвайте уравнението: Кинетична енергия = 0,5 х Маса на Боб х Скорост2
- Как можете да предвидите периода на махалото въз основа на дължината на струната?
Метод 3 от 3: Използване на махало за извършване на измервания
Стъпка 1. Регулирайте дължината на въжето, за да измерите времето
Докато издърпването на въжето отново и промяната на товара не могат да променят периода, удължаването или съкращаването на въжето може да промени периода. Ето как да направите стар часовник - ако промените перфектно дължината на махалото, тогава можете да направите период или пълен ход, което отнема две секунди. Пребройте броя периоди и ще знаете колко време е минало.
- Часовникът с махало е прикрепен към зъбното колело, така че всеки път, когато махалото се люлее, втората стрелка на часовника ще се движи.
- В часовника с махало, тежест, която се люлее в една посока, произвежда „кърлеж“и се завърта назад, за да произведе „почукване“.
Стъпка 2. Използвайте махалото си, за да измерите близки вибрации, включително земетресения
Сейсмограф, машина, която измерва интензитета и посоката на земетресенията, е сложно махало, което се движи само когато земната кора се движи. Докато калибрирането на махало само за измерване на тектониката на плочите е изключително сложно, можете да превърнете почти всяко махало в основен сеизмограф само с химикалка и хартия.
- Залепете химикалка или молив към тежестта в края на махалото.
- Поставете лист хартия под махалото, така че химикалката да докосне хартията и да направи маркировки.
- Внимателно разклатете махалото, но не разклащайте струната. Колкото по -силно разклащате махалото, толкова по -големи са белезите върху вашия лист хартия. Това е свързано с по -голямо „земетресение“.
- Оригиналният сеизмограф имаше въртящ се лист хартия, така че можете да видите силата на земетресението с течение на времето.
- Махалото се използва за измерване на земетресения от 132 г. сл. Хр. В Китай.
Стъпка 3. Използвайте специално махало, наречено Махало на Фуко, за да докажете, че земята се върти
Въпреки че днес хората знаят, че Земята се върти около оста си, Махалото на Фуко е най -ранното доказателство за това понятие. За да го копирате, ще ви е необходимо голямо махало, с минимална дължина 4,9 метра и тегло над 11,3 кг, за да сведете до минимум външните променливи като вятър или триене.
- Преместете махалото по такъв начин, че да може да се люлее дълго време.
- С течение на времето ще забележите, че махалото се люлее в различна посока от времето, когато сте започнали люлеенето.
- Това се случва, защото махалото се движи по права линия, докато земята долу се върти.
- В северното полукълбо махалото ще се движи по часовниковата стрелка, а в южното полукълбо махалото ще се движи обратно на часовниковата стрелка.
- Въпреки че е сложно, можете да използвате махалото на Фуко, за да изчислите географската ширина, като използвате тригонометрични уравнения.
Съвети
- Може да се нуждаете от двама души, за да извършите точно този експеримент - един човек, използващ махало, а другият, който следи времето.
- Ако искате да направите по -точно махало, използвайте друго въже, за да задържите тежестта на желаната височина. Изгорете края на въжето, за да „изпуснете“тежестта. Това ще ви попречи случайно да избутате тежестта напред или настрани, когато я освободите.
- Някои хора вярват, че махалото също има специални способности за гадаене.
