3 วิธีในการใช้ลูกตุ้ม

สารบัญ:

3 วิธีในการใช้ลูกตุ้ม
3 วิธีในการใช้ลูกตุ้ม

วีดีโอ: 3 วิธีในการใช้ลูกตุ้ม

วีดีโอ: 3 วิธีในการใช้ลูกตุ้ม
วีดีโอ: วิธีซ่อนเพื่อนใน Facebook - ไม่ให้คนอื่นเห็น 2024, อาจ
Anonim

ลูกตุ้มประกอบด้วยน้ำหนักที่ห้อยลงมาจากแท่งหรือเชือกที่แกว่งไปมา ลูกตุ้มเป็นเรื่องปกติในอุปกรณ์บอกเวลา เช่น เครื่องเมตรอนอม นาฬิกาลูกตุ้ม เครื่องวัดแผ่นดินไหว และเตาธูปแบบแกว่ง และสามารถใช้เพื่อแสดงปัญหาทางฟิสิกส์ที่ซับซ้อนได้

ขั้นตอน

วิธีที่ 1 จาก 3: การทำความเข้าใจลูกตุ้มพื้นฐาน

ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 1
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 1

ขั้นตอนที่ 1 รู้ว่าลูกตุ้มคือน้ำหนักที่ห้อยอย่างอิสระที่ปลายเชือก

ก่อนที่คุณจะเริ่มใช้ลูกตุ้ม คุณต้องรู้ว่าลูกตุ้มคืออะไรและทำงานอย่างไร โชคดีที่ลูกตุ้มไม่ได้เป็นอะไรมากไปกว่าตุ้มน้ำหนักที่แกว่งไปมาได้ เชือกผูกไว้ที่จุดคงที่เพื่อให้เฉพาะน้ำหนักและเชือกเคลื่อนที่

  • จับปลายสร้อยคอพร้อมจี้หรือของเล่นโยโย่ระหว่างนิ้วของคุณและขยับ "น้ำหนัก" ที่ด้านล่าง คุณได้สร้างลูกตุ้มแรกของคุณแล้ว!
  • ตัวอย่างทั่วไปของลูกตุ้มคือน้ำหนักแกว่งขนาดใหญ่บนนาฬิกาลูกตุ้ม
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่2
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่2

ขั้นตอนที่ 2 การใช้ลูกตุ้ม ดึงน้ำหนักกลับแล้วปล่อย

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเก็บเชือกไว้แน่นและยกน้ำหนักโดยไม่ต้องกด น้ำหนักจะแกว่งไปมาและกลับสู่ความสูงเกือบเท่าตอนที่คุณทำหล่น

  • ลูกตุ้มจะแกว่งตลอดไปหากไม่มีสิ่งใดทำให้ช้าลงหรือเปลี่ยนทิศทาง
  • อันที่จริง แรงภายนอก เช่น แรงเสียดทานและแรงต้านของอากาศจะทำให้ลูกตุ้มช้าลง
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่3
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่3

ขั้นตอนที่ 3 ทำลูกตุ้มอย่างง่ายด้วยสายวัด แบตเตอรี่ และสายวัดเพื่อให้เข้าใจมากขึ้น

หากคุณกำลังเรียนรู้ผ่านกิจกรรมภาคปฏิบัติหรือต้องการสอนให้เด็กๆ รู้ว่าลูกตุ้มทำงานอย่างไร คุณสามารถสร้างลูกตุ้มเพื่อทดลองได้อย่างรวดเร็วด้วย:

  • ผูกปลายเชือกด้านหนึ่งเข้ากับกึ่งกลางของสายวัดหรือเสาไม้
  • มัดปลายอีกด้านกับแบตเตอรี่หรือโหลดขนาดเล็กอื่นๆ
  • ปรับสมดุลไม้มิเตอร์บนหลังเก้าอี้สองตัวเท่าๆ กัน เพื่อให้แบตเตอรีแขวนระหว่างเก้าอี้อย่างอิสระ และสามารถแกว่งไปมาได้โดยไม่กระทบกับสิ่งใดๆ
  • ยกแบตเตอรี่ขึ้น โดยให้เชือกตึง และปล่อยเพื่อให้แกว่งไปมา
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 4
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 4

ขั้นตอนที่ 4 ระบุคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์สำหรับลูกตุ้ม

เช่นเดียวกับกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ การทำความเข้าใจและการใช้ลูกตุ้มจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อคุณรู้คำที่อธิบายเท่านั้น

  • แอมพลิจูด: จุดสูงสุดที่ลูกตุ้มไปถึง
  • บ๊อบ: อีกชื่อหนึ่งสำหรับการบรรทุกบนปลายลูกตุ้ม
  • สมดุล: จุดกึ่งกลางของลูกตุ้ม; โหลดอยู่ที่ไหนถ้ามันไม่เคลื่อนที่
  • ความถี่: จำนวนครั้งที่ลูกตุ้มแกว่งไปมาในช่วงเวลาที่กำหนด
  • ระยะเวลา: ระยะเวลาที่ลูกตุ้มเคลื่อนที่เพื่อกลับไปยังที่เดิม

วิธีที่ 2 จาก 3: การใช้ลูกตุ้มเพื่อสอนฟิสิกส์พื้นฐาน

ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 5
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 5

ขั้นตอนที่ 1 โปรดทราบว่าการทดลองลูกตุ้มเป็นวิธีที่ดีในการสอนวิธีการทางวิทยาศาสตร์

วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นกระดูกสันหลังของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ตั้งแต่สมัยกรีกโบราณ และลูกตุ้มเป็นวัตถุที่ง่ายต่อการผลิตและให้ผลลัพธ์อย่างรวดเร็ว เมื่อทำการทดลองใดๆ ต่อไปนี้ ให้ใช้เวลาในการตั้งสมมติฐาน อภิปรายตัวแปรที่คุณกำลังทดสอบ และเปรียบเทียบผลลัพธ์

  • ทดลองมากถึง 5-6 ครั้งเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ของคุณสอดคล้องกัน
  • อย่าลืมลองทดสอบทีละครั้งเท่านั้น มิฉะนั้น คุณจะไม่รู้ว่าอะไรเปลี่ยนแปลงการแกว่งของลูกตุ้ม
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 6
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 6

ขั้นตอนที่ 2 เปลี่ยนน้ำหนักที่ปลายเชือกเพื่อสอนแรงโน้มถ่วง

วิธีที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งในการเรียนรู้ผลกระทบของแรงโน้มถ่วงคือการใช้ลูกตุ้ม และคุณอาจแปลกใจกับผลลัพธ์ที่ได้ เพื่อดูผลกระทบของแรงโน้มถ่วง:

  • ดึงลูกตุ้ม 10 ซม. แล้วปล่อย
  • ใช้นาฬิกาจับเวลาเพื่อจับเวลาช่วงลูกตุ้ม ทำซ้ำ 5-10 ครั้ง
  • เพิ่มบ๊อบที่หนักกว่าลงในลูกตุ้มแล้วทำการทดลองซ้ำ
  • ระยะเวลาและความถี่จะเท่ากันทุกประการ! เนื่องจากแรงโน้มถ่วงมีผลต่อโหลดทั้งหมดเท่าๆ กัน ตัวอย่างเช่น เหรียญและอิฐจะตกลงมาด้วยความเร็วเท่ากัน
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่7
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่7

ขั้นตอนที่ 3 เปลี่ยนตำแหน่งที่คุณปล่อยโหลดเพื่อศึกษาแอมพลิจูด

เมื่อคุณดึงเชือกให้สูงขึ้น แสดงว่าคุณได้เพิ่มแอมพลิจูดหรือความสูงของลูกตุ้มแล้ว อย่างไรก็ตาม นั่นเปลี่ยนความเร็วที่ลูกตุ้มจะกลับสู่มือคุณหรือไม่? ทำการทดลองข้างต้นซ้ำ แต่คราวนี้ดึงลูกตุ้มออกไป 20 เซนติเมตรและอย่าเปลี่ยนน้ำหนัก

  • หากคุณทำทุกอย่างถูกต้อง ระยะเวลาของลูกตุ้มจะไม่เปลี่ยนแปลง
  • การเปลี่ยนแอมพลิจูดไม่ได้เปลี่ยนความถี่ ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่จะเป็นประโยชน์ในด้านตรีโกณมิติ วิทยาศาสตร์เสียง และสาขาอื่นๆ อีกมากมาย
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่8
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่8

ขั้นตอนที่ 4. เปลี่ยนความยาวของเชือก

ทำการทดลองข้างต้นซ้ำ แต่แทนที่จะเปลี่ยนน้ำหนักที่คุณเพิ่มหรือความสูงที่คุณปล่อย ให้ใช้เชือกที่สั้นกว่าหรือยาวกว่า

คราวนี้คุณจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างแน่นอน อันที่จริง การเปลี่ยนความยาวของสตริงเป็นสิ่งเดียวที่จะเปลี่ยนคาบและความถี่ของลูกตุ้ม

ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่9
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่9

ขั้นตอนที่ 5. เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์ของลูกตุ้มเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับความเฉื่อย การถ่ายเทพลังงาน และความเร่ง

สำหรับนักเรียนรุ่นพี่หรือนักฟิสิกส์มือใหม่ ลูกตุ้มเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการเรียนรู้ความสัมพันธ์ระหว่างการเร่งความเร็ว การเสียดสี และตรีโกณมิติ ค้นหา "สมการลูกตุ้ม" หรือออกแบบการทดลองของคุณเองเพื่อค้นหา คำถามบางข้อที่ต้องพิจารณา:

  • บ๊อบเคลื่อนที่ที่จุดต่ำสุดได้เร็วแค่ไหน? คุณจะพบความเร็วของบ๊อบในแต่ละจุดได้อย่างไร?
  • บ๊อบมีพลังงานจลน์เท่าใดในลูกตุ้ม ณ จุดใดจุดหนึ่ง ให้ใช้สมการ: Kinetic Energy = 0.5 x Bob's Mass x Velocity. Velocity2
  • คุณจะทำนายระยะเวลาของลูกตุ้มตามความยาวของสตริงได้อย่างไร?

วิธีที่ 3 จาก 3: การใช้ลูกตุ้มเพื่อทำการวัด

ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 10
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 10

ขั้นตอนที่ 1. ปรับความยาวของเชือกเพื่อวัดเวลา

ขณะดึงเชือกกลับให้ไกลขึ้นและเปลี่ยนน้ำหนักบรรทุกไม่สามารถเปลี่ยนระยะเวลาได้ การยืดหรือย่นเชือกอาจเปลี่ยนระยะเวลาได้ นี่คือวิธีการสร้างนาฬิกาแบบเก่า หากคุณเปลี่ยนความยาวของลูกตุ้มได้อย่างสมบูรณ์ คุณสามารถสร้างจุดหรือเต็มวงสได้ ซึ่งใช้เวลาสองวินาที นับจำนวนงวด แล้วคุณจะรู้ว่าเวลาผ่านไปเท่าไหร่

  • นาฬิกาลูกตุ้มติดอยู่กับเฟืองเพื่อให้ทุกครั้งที่ลูกตุ้มแกว่ง เข็มวินาทีบนนาฬิกาจะเคลื่อนที่
  • ในนาฬิกาลูกตุ้ม น้ำหนักที่แกว่งไปในทิศทางเดียวทำให้เกิด "ติ๊ก" และเหวี่ยงกลับไปทำให้เกิด "การเคาะ"
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 11
ใช้ลูกตุ้มขั้นตอนที่ 11

ขั้นตอนที่ 2 ใช้ลูกตุ้มของคุณเพื่อวัดการสั่นสะเทือนในบริเวณใกล้เคียง รวมถึงแผ่นดินไหว

เครื่องวัดแผ่นดินไหวเป็นเครื่องมือที่วัดความรุนแรงและทิศทางของแผ่นดินไหว เป็นลูกตุ้มที่ซับซ้อนซึ่งจะเคลื่อนที่เมื่อเปลือกโลกเคลื่อนที่เท่านั้น ในขณะที่การปรับเทียบลูกตุ้มเพียงเพื่อวัดการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกนั้นซับซ้อนอย่างยิ่ง คุณสามารถเปลี่ยนลูกตุ้มแทบทุกชนิดให้กลายเป็นเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบพื้นฐานได้โดยใช้ปากกาและกระดาษ

  • กาวปากกาหรือดินสอกับน้ำหนักที่ปลายลูกตุ้ม
  • วางกระดาษไว้ใต้ลูกตุ้ม โดยให้ปากกาสัมผัสกับกระดาษและทำเครื่องหมาย
  • เขย่าลูกตุ้มเบา ๆ แต่อย่าเขย่าสตริง ยิ่งเขย่าลูกตุ้มมากเท่าไหร่ รอยบนกระดาษก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับ "แผ่นดินไหว" ที่ใหญ่กว่า
  • เครื่องวัดแผ่นดินไหวดั้งเดิมมีแผ่นกระดาษที่หมุนได้ คุณจึงสามารถเห็นความแรงของแผ่นดินไหวเมื่อเวลาผ่านไป
  • ลูกตุ้มถูกใช้เพื่อวัดแผ่นดินไหวตั้งแต่ 132 AD ในประเทศจีน
ใช้ลูกตุ้มขั้นที่ 12
ใช้ลูกตุ้มขั้นที่ 12

ขั้นตอนที่ 3 ใช้ลูกตุ้มพิเศษที่เรียกว่าลูกตุ้มของ Foucault เพื่อพิสูจน์ว่าโลกหมุน

แม้ว่าทุกวันนี้ผู้คนจะรู้ว่าโลกหมุนรอบแกนของมัน ลูกตุ้มของฟูโกต์ก็เป็นหลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดของแนวคิดนี้ ในการทำซ้ำ คุณจะต้องใช้ลูกตุ้มขนาดใหญ่ที่มีความยาวขั้นต่ำ 4.9 เมตร และมีน้ำหนักมากกว่า 11.3 กก. เพื่อลดตัวแปรภายนอก เช่น ลมหรือแรงเสียดทาน

  • เคลื่อนลูกตุ้มในลักษณะที่สามารถแกว่งได้นาน
  • เมื่อเวลาผ่านไป คุณจะสังเกตเห็นว่าลูกตุ้มแกว่งไปในทิศทางที่ต่างไปจากตอนที่คุณเริ่มการสวิง
  • สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากลูกตุ้มเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในขณะที่โลกด้านล่างหมุน
  • ในซีกโลกเหนือ ลูกตุ้มจะเคลื่อนที่ตามเข็มนาฬิกา และในซีกโลกใต้ ลูกตุ้มจะเคลื่อนที่ทวนเข็มนาฬิกา
  • แม้ว่าจะซับซ้อน แต่คุณสามารถใช้ลูกตุ้มของ Foucault เพื่อคำนวณละติจูดโดยใช้สมการตรีโกณมิติ

เคล็ดลับ

  • คุณอาจต้องใช้คนสองคนเพื่อทำการทดลองนี้อย่างแม่นยำ คนหนึ่งใช้ลูกตุ้มและอีกคนคอยติดตามเวลา
  • หากคุณต้องการสร้างลูกตุ้มที่แม่นยำยิ่งขึ้น ให้ใช้เชือกเส้นอื่นเพื่อยึดน้ำหนักไว้ที่ความสูงที่ต้องการ เผาปลายเชือกเพื่อ "ปล่อย" น้ำหนัก วิธีนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้คุณดันน้ำหนักไปข้างหน้าหรือด้านข้างโดยไม่ได้ตั้งใจเมื่อคุณปล่อยน้ำหนัก
  • บางคนเชื่อว่าลูกตุ้มมีพลังพิเศษในการทำนายเช่นกัน