Zeit des Pendels - dies ist einer der Hauptparameter, der seine Bewegung in der Physik bestimmt. Wenn wir die Periode kennen, können wir die Frequenz eines Pendels berechnen und sein Verhalten vorhersagen. Aber wie kann man die Zeit eines Pendels ohne teure und komplizierte Messgeräte genau bestimmen? In diesem Artikel werden wir uns Folgendes ansehen einfacher Weg, die es ermöglicht, die Zeit des Pendels mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.
Um die Zeit des Pendels zu bestimmen, verwenden wir eine physikalische Größe wie folgt Schwingungsdauer oder die Zeit, in der das Pendel eine volle Schwingung macht. Dazu benötigen wir eine normale Stoppuhr und ein Lineal.
Schritt 1. Beginnen wir mit der Vorbereitung des Pendels. Wir hängen eine Ladung an einem Draht oder Faden auf (zum Beispiel einen kleinen Metallring oder ein Pendel mit einem Gewicht von mehreren Gramm). Beachten Sie die Anfangsposition des Pendels und stellen Sie sicher, dass es frei aufgehängt ist und frei schwanken kann.
Schritt 2. Jetzt messen wir die Länge des Pendelfadens mit einem Lineal. Bezeichnen wir diesen Wert als L (in Metern).
Schritt 3. Wir setzen die Stoppuhr an den Start und beginnen gleichzeitig mit dem Countdown. Wir erfassen die Zeit, in der das Pendel beispielsweise 10 volle Schwingungen ausführt. Bezeichnen wir diese Zeit als T (in Sekunden).
Schritt 4. Um die Zeit des Pendels zu bestimmen, verwenden wir die Formel: T = 2π√(L/g) wobei π die Zahl «pi» ist, L die Länge des Pendel–Filaments ist, g die Beschleunigung des freien Falls ist (ungefährer Wert von 9,8 m / s2 auf dem Boden).
Schritt 5. Wir ersetzen die bekannten Werte L und g in die Formel und berechnen die Zeit des Pendels. Jetzt können wir getrost von der Zeit sprechen, in der das Pendel eine vollständige Schwingung ausführt.
Mit einfachen Messgeräten und einer Formel zur Berechnung der Pendelperiode können wir diesen Parameter also genau bestimmen und das Verhalten des Pendels leicht vorhersagen. Diese Methode kann sowohl für Schulexperimente als auch für die praktische Anwendung bei verschiedenen körperlichen Aufgaben nützlich sein.
Anwenden einer mathematischen Formel zur Bestimmung des Pendel-Zeitraums
Sie können eine mathematische Formel verwenden, die auf dem Gesetz der harmonischen Schwingungen basiert, um die Zeit des Pendels zu bestimmen. Die Zeit des Pendels kann mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden:
Wobei T die Zeit des Pendels ist, l die Länge der Pendelaufhängung, g die Beschleunigung des freien Falls ist.
Um diese Formel zu verwenden, müssen Sie die Länge der Pendelaufhängung und die Bedeutung der freien Fallbeschleunigung an dieser Stelle kennen. Die Länge der Pendelaufhängung kann mit einem Lineal oder bekannten Messmethoden gemessen werden, und die Beschleunigung des freien Fallens an dieser Stelle kann in den Tabellen gefunden oder aus Referenzquellen ermittelt werden.
Wenn Sie die Länge der Pendelaufhängung und die Beschleunigung des freien Falles in die Formel einfügen, können Sie die Zeit des Pendels leicht bestimmen. Wenn zum Beispiel die Länge der Pendelaufhängung 1 Meter beträgt und die Beschleunigung des freien Falles 9.8 m / s ^ 2 beträgt, wird die Zeit des Pendels sein:
T = 2π√(1/9.8) ≈ 2.007 Sekunden
Die Verwendung einer mathematischen Formel ermöglicht es daher, die Zeit des Pendels genau zu bestimmen und entsprechende Messungen in einem physikalischen Experiment durchzuführen.
Experimentelle Bestimmung des Pendel-Zeitraums mit einer Stoppuhr
Zuerst müssen Sie das Pendel in eine Gleichgewichtsposition stellen – eine Position, in der sich das Pendel in Ruhe befindet und nicht von der vertikalen Achse abweicht. Danach ist es notwendig, diese Bedingungen nicht zu verletzen.
Als nächstes müssen Sie mit einer Stoppuhr die Zeit messen, die für die festgelegte Anzahl von Pendelschwingungen aufgewendet wurde. Zum Beispiel können Sie die Zeit messen, die für 10 Schwingungen aufgewendet wurde.
Der resultierende Zeitwert muss durch die Anzahl der Schwingungen geteilt werden. Das Ergebnis ist die Zeit einer Schwingung – eine Periode.
Um die Genauigkeit zu verbessern, können Sie das Experiment mehrmals wiederholen und den Durchschnitt der erhaltenen Ergebnisse berechnen. Es ist auch möglich, die Anzahl der Schwingungen zu erhöhen, was auch dazu beiträgt, die Genauigkeit der Bestimmung der Pendelzeit zu erhöhen.
Daher ist die experimentelle Bestimmung der Pendel-Periode mit einer Stoppuhr eine ziemlich einfache und erschwingliche Methode, mit der Sie den genauen Wert der Pendel-Periode erhalten können.
Verwenden des physikalischen Gesetzes, um die Zeit des Pendels zu bestimmen
Das physikalische Gesetz, das verwendet wird, um die Zeit des Pendels zu bestimmen, wird als Newtonsches Bewegungsgesetz bezeichnet. Nach diesem Gesetz hängt die Zeit des Pendels von seiner Länge und der Beschleunigung des freien Falls ab.
Um dieses physische Gesetz zu verwenden, benötigen Sie die folgenden Informationen:
| Pendel-Periode (T) | Die Zeit, in der das Pendel einen vollen Schwingungszyklus ausführt. |
| Länge des Pendels (L) | Der Abstand vom Aufhängepunkt zum Massenmittelpunkt des Pendels. |
| Beschleunigung des freien Falls (g) | Eine Beschleunigung, mit der der Körper unter dem Einfluss der Schwerkraft frei fällt. In SI wird der Beschleunigungswert des freien Falls auf ungefähr 9,8 m / s ^ 2 geschätzt. |
Unter Verwendung des physikalischen Gesetzes und der angegebenen Informationen können Sie die folgende Formel verwenden, um die Pendel-Periode zu bestimmen:
T = 2π√(l/g)
Wobei π eine mathematische Konstante ist, die ungefähr 3,14 entspricht.
Sie müssen die Länge des Pendels mit einem Band oder Lineal messen und den für Ihre Region angegebenen Wert für die Beschleunigung des freien Fallens verwenden, um die Zeit des Pendels zu bestimmen. Ersetzen Sie dann die gemessenen Werte in die Formel und berechnen Sie die Pendel-Periode.
Die Verwendung des physikalischen Gesetzes zur Bestimmung der Pendel-Periode ist eine einfache und genaue Methode. Diese Methode ist besonders nützlich, wenn Sie keinen Zugang zu spezialisierten Geräten oder Geräten haben.
