如何建造并使用钟摆(build and use a pendulum)

钟摆是一种利用重力前后摆动重物的装置。由于钟摆具有持续的、可测量的摆动,或者被称为振荡,数百年来,钟摆一直被用来计时。钟摆的部分美在于它的简单。有了一些材料,你就可以建造并使用你自己的钟摆来尝试不同的实验,看看钟摆的物理原理是如何工作的。...

方法1方法1/3:制作单摆

  1. 1将铅笔水平地放在桌面上。将铅笔放在一边,用透明胶带将其牢牢固定在桌面上。将约1/2英寸(1.3厘米)的铅笔悬挂在边缘上。铅笔会固定你的钟摆,防止它掉落,所以一定要用足够的胶带固定它,防止它四处移动。用手指轻弹铅笔来测试它。它应该粘在桌面上。
  2. Image titled Build and Use a Pendulum Step 1.jpeg
  3. 2在绳子的一端打一个直径约为1英寸(2.5厘米)的环。取一根2-3英尺(0.61-0.91米)长的绳子,将一端卷曲成一个圈。线圈需要绕在铅笔上,但不要太紧,否则它不会正确摆动。用绳圈打个结,以免解开。将线圈滑到铅笔上,然后将其滑下,以确保它不会太紧。
  4. Image titled Build and Use a Pendulum Step 2.jpeg
  5. 3用金属丝制作一个1/2英寸(1.3厘米)的小钩子。把一个长度为1.5厘米的金属钩做成一个卷曲的形状。钩子将承载摆动钟摆的重量,因此可以调整钩子的形状,以便容易地在其上安装和拆卸螺母,从而改变钟摆的重量。你可以用钳子把金属线卷起来。
  6. Image titled Build and Use a Pendulum Step 3.jpeg
  7. 4将1/4英寸(0.64厘米)的螺母滑到挂钩端部。使用标准金属螺母作为摆锤的重量。中间的孔是滑动到挂钩上的理想螺母,您可以轻松添加或移除螺母,以试验不同的重量。将螺母滑到挂钩上,使其在钟摆摆动时不会掉落或滑落。不要关闭螺母周围的挂钩。小贴士:使用相同大小和重量的螺母,这样你就可以尝试改变重量,看看它如何影响钟摆的摆动。。
  8. Image titled Build and Use a Pendulum Step 4.jpeg
  9. 5.在挂钩后面的墙上或桌子上贴一张纸。你可以用这张纸来标记每次释放钟摆的位置,这样你就可以看到钟摆的行为方式,并根据你释放钟摆的位置来摆动。用胶带将纸粘起来,使其成为钩子后面的背景,上面有螺母。只要你能看到铅笔的记号,任何颜色的纸都可以。
  10. Image titled Build and Use a Pendulum Step 5.jpeg

方法2方法2/3:摆锤实验

  1. 1将带螺母的吊钩向后拉约20英寸(51厘米)。在你释放它之前,用你的铅笔在你释放它的钟摆后面的纸上做标记。这样,你可以通过让钟摆每次从同一个地方移动来重复这个实验。为了在实验中获得准确的结果,你需要有一个一致的释放点!
  2. Image titled Build and Use a Pendulum Step 6.jpeg
  3. 2松开钟摆,启动秒表。释放钟摆时,计算1分钟内的振荡次数,或前后摆动次数。重复该过程5次,每次从纸张上的同一点释放摇锤。让钟摆自行落下;不要摇摆或推它。写下振荡的次数,这样你就可以计算出平均值。
  4. Image titled Build and Use a Pendulum Step 7.jpeg
  5. 3计算振荡的平均值。取每次释放钟摆时的振荡次数,将它们相加,然后将数字除以5。这是摆锤在该距离和重量下完成的平均振荡次数。例如:如果你释放钟摆5次,你得到的振荡次数是9、7、8、10和7,把所有的数字加起来,得到41。将41除以5,得到8.2作为该实验的平均振荡次数。。
  6. Image titled Build and Use a Pendulum Step 8.jpeg

方法3方法3/3:测试摆的物理特性

  1. 1在挂钩上加一个螺母,看看质量有什么不同。在挂钩上再加一个螺母,把钟摆放回你第一次在纸上标记的位置。释放钟摆时,启动秒表,并计算1分钟内的振荡次数。重复这个过程5次,然后计算平均值。注意吊钩上的1个螺母和吊钩上的2个螺母之间振荡次数和平均值的差异。再加一个螺母,重复这个实验,看看更多的质量是否会影响钟摆的振动。Spolier:增加重量会改变钟摆的质量,但质量不会影响钟摆的摆动速度,所以无论重量如何,你的平均摆动次数应该几乎相同!。
  2. Image titled Build and Use a Pendulum Step 9.jpeg
  3. 2改变距离,看看它如何影响振动。回到钩子上的一个螺母,把绳子拉回大约10英寸(25厘米),在后面的纸上做一个标记,这样你就可以从相同的距离重复这个实验。松开摇锤,并计算1分钟内的振荡次数。重复该过程5次并计算平均值。你可能会惊讶地发现,距离(也称为振幅)并不影响摆动率或摆动次数。从5英寸(13厘米)处再次尝试该实验,找出平均振荡次数,看看距离有多大差异。。
  4. Image titled Build and Use a Pendulum Step 10.jpeg
  5. 3切下10英寸(25厘米)的绳子以查看效果。滑动铅笔的外观,剪下10英寸(25厘米)的绳子,再系上一个环,然后放回铅笔上。然后将钟摆向后移动约10英寸(25厘米),并在纸上标记释放位置。重复实验5次,找出振荡的平均次数,看看绳子的长度如何影响摆锤。再剪下10英寸(25厘米)的绳子,看看它对平均振荡次数的影响。钟摆悬挂的长度有助于确定摆动的速度和规律性,这就是为什么钟摆被用来计时。。
  6. Image titled Build and Use a Pendulum Step 11.jpeg

提示

  • 发表于 2022-03-11 00:04
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  • 分类:教育

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