Mehāniskās svārstības, viļņi

Svārstu vilnis

Situācijas apraksts

16. gadsimtā Galileo Galilejs pievērsa uzmanību katedrālē pie griestiem piekārtam daudzžuburu svečturim, kuru iešūpoja gaisa plūsma. Zinātnieks ievēroja, ka svečtura svārstību periods bija nemainīgs, kaut arī tā atvēziens mainījās. Vēlāk Galilejam radās doma izmantot šo svārsta īpašību laika mērīšanā. Arī daudzi citi pētnieki ir pētījuši svārsta īpašības,  piemēram, svārsta garuma ietekmi uz svārstību periodu. Interesanti, vai vairāki svārsti ar dažādiem garumiem varētu periodiski svārstīties vienādā fāzē?

Pētāmā problēma

Kā izveidot dažāda garuma svārstu sistēmu tā, lai svārsti pēc vienas minūtes ilgas svārstīšanās atkal sakārtotos vienā rindā?

Darba piederumi

Vismaz 1,2 m garš kantains koka vai metāla stienis, apmēram 1 m garš koka dēlis, 10 nelieli vienādi smagi priekšmeti, izturīgs diegs, līmlente vai cits stiprināšanai noderīgs materiāls.

Darba gaita

uz stieņa citu aiz cita vajadzēs uzkarināt dažāda garuma svārstus, bet sākumā ir jānosaka, cik garam ir jābūt katram svārstam. To var izdarīt, izmantojot svārsta perioda aprēķināšanas formulas :

,ko var pārveidot par  

 

T- svārsta periods (s),

t- laiks 60 sekundes,

n- svārstību skaits vienā minūtē,

l- svārsta garums (m),

g- brīvās krišanas paātrinājums (m/s2).

1. Svārstību skaitu vienā minūtē izvēlies pats pēc brīvas izvēles, ievērojot to, ka katrs nākamais svārsts vienā minūtē veic par vienu svārstību vairāk nekā iepriekšējais. Piemēram, ja svārsts veic 40 svārstību minūtē, tad svārsta periods ir 1,5 s un aprēķinātais svārsta garums ir 55,9 cm.

2. Izvēlēto stieni nostiprini horizontāli tādā augstumā, kas ir lielāks nekā plānotais garākais svārsts.

3. No diega gabaliņiem un vienādiem priekšmetiem izveido 10 svārstus. Pie stieņa secīgi piestiprini visus svārstus ik pēc 10 cm. Svārsta garums tiek mērīts no stieņa malas līdz iekarinātā priekšmeta smaguma centram.

4. Ar koka dēli vienlaicīgi atvirzi nelielā leņķī visus svārstus un atlaid tos brīvi svārstīties. Novēro svārstu veidotos viļņus un kombinācijas. Ja svārstu garumi ir pareizi aprēķināti un nomērīti, tad pēc 1 minūtes no palaišanas brīža visiem svārstiem vajadzētu atkal nostāties vienā rindā.

Domā un dari pats!

Izskaidro: kādēļ svārsti īsi pēc to vienlaicīgas iesvārstīšanas sakārtojas vilnī? Kādēļ pēc 30 sekundēm svārsti sakārtojas divās līnijās?

Nofilmē savu darba procesu, iegūtos rezultātus un secinājumus!

Izveidoto video nosauc svarstuvilnis_vards.uzvards un nosūti uz info@fizmix.lv

vai

fotografē savu darba procesu un iegūtos rezultātus! Izveido Word dokumentu, kurā ievieto labākos attēlus ar skaidrojumiem, apraksti darbā iegūtos rezultātus un secinājumus.

Izveidoto rakstu nosauc svarstuvilnis_vards.uzvards un nosūti uz info@fizmix.lv un iegūsti 50 punktus!

Skaties video: