Az inga egy rúdra vagy kötélre függesztett súlyból áll, amely előre -hátra leng. Az inga gyakori az olyan időmérő eszközökben, mint a metronómok, ingaórák, szeizmométerek és lengő füstölők, és összetett fizikai problémák szemléltetésére használhatók.
Lépés
1. módszer a 3 -ból: Az alapvető inga megértése
1. lépés. Tudja, hogy az inga a zsinór végén szabadon lógó súly
Mielőtt elkezdené használni az inga használatát, tudnia kell, hogy mi az inga és hogyan működik. Szerencsére az inga nem más, mint lógó súly, amely előre -hátra hintázhat. A kötelet rögzített pontra kötik, így csak a súly és a kötél mozog.
- Tartsa a medál nyaklánc vagy a yo-yo játék végét az ujjai között, és mozgassa a "súlyt" az alján. Elkészítette az első ingat!
- Az inga gyakori példája az ingaóra nagy lengő súlya.
2. lépés. Az inga használatához húzza vissza a súlyt, majd engedje el
Ügyeljen arra, hogy a kötelet szorosan tartsa, és nyomja le a súlyt anélkül, hogy megnyomná. A súly előre -hátra lendül, majdnem ugyanolyan magasságba tér vissza, mint amikor leejtette.
- Az inga örökké lengni fog, ha semmi sem lassítja le, vagy nem változtatja az irányát.
- Valójában a külső erők, például a súrlódás és a légellenállás lelassítják az inga működését.
3. lépés: Készítsen egy egyszerű inga egy zsinórral, akkumulátorral és mérőszalaggal, hogy jobban megértse
Ha gyakorlati tevékenységeken keresztül tanul, vagy szeretné megtanítani a gyerekeknek, hogyan működik az inga, akkor gyorsan készíthet ingat, hogy kísérletezzen:
- A kötél egyik végét kösse össze egy fából készült mérőszalag vagy rúd közepével.
- A másik végét kösse akkumulátorhoz vagy más kisebb terheléshez.
- Egyensúlyozza a kimért fát két egyenlő szék háttámláján, hogy az akkumulátor szabadon lógjon közöttük, és bármi ütés nélkül lendülhessen.
- Emelje fel az akkumulátort, tartsa feszesen a kötelet, és engedje el, hogy előre -hátra lendüljön.
4. lépés. Határozza meg az inga tudományos szókincsét
A legtöbb tudományos tevékenységhez hasonlóan az inga megértése és használata csak akkor lehetséges, ha ismeri az azt leíró szavakat.
- Amplitúdó: Az inga legmagasabb pontja.
- Bob: Az inga hegyén lévő terhelés másik neve.
- Egyensúlyi: az inga felezőpontja; hol van a teher, ha nem mozog.
- Frekvencia: Annak száma, hogy az inga adott idő alatt előre -hátra lendül.
- Időszak: Mennyi időbe telik egy mozgó inga, hogy visszatérjen ugyanarra a helyre.
2. módszer a 3 -ból: Inga használata az alapvető fizika tanításához
1. lépés. Vegye figyelembe, hogy az ingakísérletek nagyszerű módja a tudományos módszer tanításának
A tudományos módszer az ókori Görögország óta a tudományos kutatás gerincét képezi, az inga pedig egy könnyen előállítható és gyorsan eredményt adó tárgy. Az alábbi kísérletek bármelyikének végrehajtásakor szánjon időt egy hipotézis megfogalmazására, beszélje meg, hogy melyik változót teszteli, és hasonlítsa össze az eredményeket.
- Mindig 5-6 alkalommal kísérletezzen, hogy biztosítsa az eredmények következetességét.
- Ne felejtse el egyszerre csak egy kísérletet kipróbálni- különben nem fogja tudni, mi változtatja meg az inga lengését.
Lépés 2. Változtassa meg a kötél végén található súlyt, hogy megtanítsa a gravitációt
A gravitáció hatásának megismerésének egyik legegyszerűbb módja az inga, és meglepődhet az eredményen. A gravitáció hatásának megtekintéséhez:
- Húzza ki az inga 10 cm -t, majd engedje el.
- Használjon stopperórát az inga periódusának időzítésére. Ismételje meg 5-10 alkalommal.
- Adjon hozzá egy nehezebb bobot az ingahoz, és ismételje meg a kísérletet.
- Az időszak és a gyakoriság pontosan ugyanaz lesz! Ennek oka, hogy a gravitáció minden terhelésre egyformán hat. Például egy érme és egy tégla azonos sebességgel esik.
Lépés 3. Az amplitúdó tanulmányozásához módosítsa a terhelés helyét
Ahogy felhúzza a húrt, növeli az inga amplitúdóját vagy magasságát. Ez azonban megváltoztatja, hogy az inga milyen gyorsan tér vissza a kezéhez? Ismételje meg a fenti kísérletet, de ezúttal húzza el az inga 20 centiméterre, és ne változtassa meg a terhelést.
- Ha mindent helyesen tett, akkor az inga periódusa nem változik.
- Az amplitúdó megváltoztatása nem változtatja meg a frekvenciát, ami hasznos lesz a trigonometriában, a hangtudományban és sok más területen.
4. lépés. Változtassa meg a kötél hosszát
Ismételje meg a fenti kísérletet, de ahelyett, hogy megváltoztatná a hozzáadott súlyt vagy milyen magasra ejti, használjon rövidebb vagy hosszabb kötelet.
Ezúttal biztosan észreveszi a változásokat. Valójában a húr hosszának megváltoztatása az egyetlen dolog, ami megváltoztatja az inga időszakát és gyakoriságát
5. lépés: Ismerje meg jobban az ingafizikát, hogy megismerje a tehetetlenséget, az energiaátvitelt és a gyorsulást
Az idősebb diákok vagy a feltörekvő fizikusok számára az inga nagyszerű módja annak, hogy megtanulják a gyorsulás, a súrlódás és a trigonometria közötti kapcsolatot. Keressen „ingaegyenleteket”, vagy tervezzen saját kísérleteket, hogy megtalálja őket. Néhány megfontolandó kérdés:
- Milyen gyorsan mozog a bob a legalacsonyabb pontján? Hogyan találja meg a bob sebességét minden ponton?
- Mennyi mozgási energiája van a bobnak az inga bármely pontján? Segítségként használja a következő egyenletet: Kinetikai energia = 0,5 x Bob tömege x Velocity2
- Hogyan lehet megjósolni az inga időszakát a húr hossza alapján?
3. módszer 3 -ból: Inga használata mérésekhez
1. lépés Állítsa be a kötél hosszát az idő méréséhez
Míg a kötél hátrahúzása és a terhelés megváltoztatása nem változtathatja meg az időszakot, a kötél meghosszabbítása vagy rövidítése megváltoztathatja az időszakot. Így készíthet régi órát - ha tökéletesen megváltoztatja az inga hosszát, akkor pontot vagy teljes lendületet készíthet, ami két másodpercig tart. Számolja meg az időszakok számát, és tudja, mennyi idő telt el.
- Az ingaóra a fogaskerékhez van rögzítve, így minden alkalommal, amikor az inga meglendül, az óra másodpercmutatója mozogni fog.
- Az ingaórában az egyik irányba lendülő súly "kullancsot" eredményez, és visszafordulva "kopogást" eredményez.
2. lépés. Inga segítségével mérje a közeli rezgéseket, beleértve a földrengéseket is
A szeizmográf, a földrengések intenzitását és irányát mérő gép, összetett inga, amely csak akkor mozog, amikor a földkéreg mozog. Míg az inga kalibrálása csak a lemeztektonika mérésére rendkívül bonyolult, szinte minden inga alapvető szeizmográffá alakítható, csak tollal és papírral.
- Ragasszon tollat vagy ceruzát az inga végén lévő súlyhoz.
- Helyezzen egy darab papírt az inga alá úgy, hogy a toll hozzáérjen a papírhoz, és jelöléseket tegyen.
- Óvatosan ringassa az ingat, de ne rázza a húrt. Minél erősebben rázza az ingat, annál nagyobbak a nyomok a papírlapon. Ez egy nagyobb „földrengéshez” kapcsolódik.
- Az eredeti szeizmográf egy forgó papírlapot tartalmazott, így láthatta a földrengés erősségét az idő múlásával.
- Az inga Kína Kr. U. 132 óta használt földrengések mérésére.
3. lépés. Foucault inga nevű speciális inga segítségével bizonyítsa be, hogy a föld forog
Bár manapság az emberek tudják, hogy a Föld a tengelye körül forog, a Foucault -inga a legkorábbi bizonyíték erre a koncepcióra. Az ismétléshez nagy, legalább 4,9 méter hosszú és 11,3 kg súlyú inga szükséges a külső változók, például a szél vagy a súrlódás minimalizálása érdekében.
- Mozgassa úgy az ingat, hogy az sokáig lendülhessen.
- Az idő múlásával észre fogja venni, hogy az inga más irányba lendül, mint amikor elkezdte a lengést.
- Ez azért történik, mert az inga egyenes vonalban mozog, miközben az alatta lévő föld forog.
- Az északi féltekén az inga az óramutató járásával megegyező irányban, a déli féltekén pedig az óramutató járásával ellentétes irányban mozog.
- Bár bonyolult, a Foucault -inga segítségével kiszámíthatja a szélességet trigonometrikus egyenletek segítségével.
Tippek
- A kísérlet pontos végrehajtásához szükség lehet két emberre - egy személy inga segítségével, a másik pedig követi az időt.
- Ha pontosabb ingat szeretne készíteni, akkor egy másik kötéllel tartsa a súlyt a kívánt magasságban. Égesse el a kötél végét a súly „ejtéséhez”. Ez megakadályozza, hogy véletlenül előre vagy oldalra tolja a súlyt, amikor elengedi.
- Vannak, akik úgy vélik, hogy az inga különleges isteni erővel is rendelkezik.
