Een slinger bestaat uit een gewicht opgehangen aan een staaf of touw dat heen en weer zwaait. Slingers komen veel voor in tijdwaarnemingsapparaten zoals metronomen, slingerklokken, seismometers en wierookbranders, en kunnen worden gebruikt om complexe natuurkundige problemen te illustreren.
Stap
Methode 1 van 3: De basisslinger begrijpen
Stap 1. Weet dat een slinger een gewicht is dat vrij aan het uiteinde van de snaar hangt
Voordat u een slinger gaat gebruiken, moet u weten wat een slinger is en hoe deze werkt. Gelukkig is een slinger niets meer dan een hangend gewicht dat heen en weer kan zwaaien. Het touw wordt op een vast punt vastgemaakt, zodat alleen het gewicht en het touw bewegen.
- Houd het uiteinde van een hanger met ketting of jojo-speeltje tussen je vingers en verplaats het "gewicht" aan de onderkant. Je hebt je eerste slinger gemaakt!
- Een bekend voorbeeld van een slinger is een groot slingergewicht op een slingeruurwerk.
Stap 2. Om een slinger te gebruiken, trekt u het gewicht naar achteren en laat u het los
Zorg ervoor dat u het touw strak houdt en verwijder het gewicht zonder erop te duwen. Het gewicht zwaait heen en weer en keert terug naar bijna dezelfde hoogte als toen je het liet vallen.
- De slinger zal voor altijd slingeren als niets hem afremt of van richting verandert.
- In feite zullen externe krachten zoals wrijving en luchtweerstand de slinger vertragen.
Stap 3. Maak een eenvoudige slinger met een touwtje, batterij en meetlint om het beter te begrijpen
Als je door praktische activiteiten leert of kinderen wilt leren hoe een slinger werkt, kun je snel een slinger bouwen om mee te experimenteren:
- Bind het ene uiteinde van het touw aan het midden van een houten meetlint of paal.
- Bind het andere uiteinde aan een batterij of een andere kleine lading.
- Balanceer het gemeten hout op de rugleuningen van twee gelijke stoelen, zodat de batterij er vrij tussen hangt en kan slingeren zonder iets te raken.
- Til de batterij op, houd het touw strak en laat het los zodat het heen en weer zwaait.
Stap 4. Identificeer de wetenschappelijke woordenschat voor de slinger
Zoals bij de meeste wetenschappelijke activiteiten, is het begrijpen en gebruiken van een slinger alleen mogelijk als je de woorden kent die hem beschrijven.
- Amplitude: Het hoogste punt dat de slinger bereikt.
- Bob: Een andere naam voor de belasting op de punt van de slinger.
- Evenwicht: het middelpunt van de slinger; waar de lading is als deze niet beweegt.
- Frequentie: Het aantal keren dat de slinger in een bepaalde tijd heen en weer zwaait.
- Punt uit: De hoeveelheid tijd die een bewegende slinger nodig heeft om terug te keren naar dezelfde plaats.
Methode 2 van 3: Een slinger gebruiken om basisfysica te onderwijzen
Stap 1. Merk op dat slingerexperimenten een geweldige manier zijn om de wetenschappelijke methode te leren
De wetenschappelijke methode is de ruggengraat van wetenschappelijk onderzoek sinds het oude Griekenland, en de slinger is een object dat gemakkelijk te vervaardigen is en snel resultaten oplevert. Neem bij het uitvoeren van een van de volgende experimenten de tijd om een hypothese te formuleren, bespreek welke variabele u test en vergelijk de resultaten.
- Experimenteer altijd tot 5-6 keer om consistentie van uw resultaten te garanderen.
- Vergeet niet om slechts één experiment tegelijk te proberen - anders weet je niet wat de slingerbeweging verandert.
Stap 2. Verander het gewicht aan het uiteinde van het touw om de zwaartekracht te leren
Een van de eenvoudigste manieren om meer te weten te komen over het effect van zwaartekracht is door middel van een slinger, en je zult misschien verbaasd zijn over de resultaten. Om het effect van de zwaartekracht te zien:
- Trek 10 cm aan de slinger en laat hem los.
- Gebruik een stopwatch om de slingertijd te timen. Herhaal 5-10 keer.
- Voeg een zwaardere bob toe aan de slinger en herhaal het experiment.
- De periode en frequentie zullen exact hetzelfde zijn! Dit komt omdat de zwaartekracht alle belastingen in gelijke mate beïnvloedt. Een munt en een steen vallen bijvoorbeeld met dezelfde snelheid.
Stap 3. Verander waar u de lading laat vallen om de amplitude te bestuderen
Naarmate je de snaar hoger trekt, heb je de amplitude of hoogte van de slinger vergroot. Verandert dat echter hoe snel de slinger terugkeert naar uw hand? Herhaal het bovenstaande experiment, maar trek deze keer de slinger 20 centimeter weg en verander de belasting niet.
- Als je alles goed hebt gedaan, verandert de periode van de slinger niet.
- Het veranderen van de amplitude verandert de frequentie niet, een feit dat van pas zal komen in trigonometrie, geluidswetenschap en vele andere gebieden.
Stap 4. Verander de lengte van het touw
Herhaal het bovenstaande experiment, maar in plaats van te veranderen hoeveel gewicht je toevoegt of hoe hoog je het laat vallen, gebruik je een korter of langer touw.
Deze keer zul je de veranderingen zeker merken. In feite is het veranderen van de lengte van de snaar het enige dat de periode en frequentie van de slinger zal veranderen
Stap 5. Leer meer over slingerfysica om meer te weten te komen over traagheid, energieoverdracht en versnelling
Voor ouderejaarsstudenten of aspirant-fysici zijn slingers een geweldige manier om de relatie tussen versnelling, wrijving en trigonometrie te leren. Zoek naar 'slingervergelijkingen' of ontwerp uw eigen experimenten om ze te vinden. Enkele vragen om te overwegen:
- Hoe snel beweegt bob op zijn laagste punt? Hoe vind je de snelheid van de bob op elk punt?
- Hoeveel kinetische energie heeft de bob op een willekeurig punt in de slinger? Gebruik als hulpmiddel de vergelijking: Kinetische energie = 0,5 x Bob's massa x snelheid.2
- Hoe kun je de periode van een slinger voorspellen op basis van de lengte van de snaar?
Methode 3 van 3: Een slinger gebruiken om metingen uit te voeren
Stap 1. Pas de lengte van het touw aan om de tijd te meten
Terwijl het touw verder terugtrekken en het veranderen van de belasting de periode niet kan veranderen, kan het verlengen of verkorten van het touw de periode veranderen. Dit is hoe je een oude klok maakt - als je de lengte van de slinger perfect verandert, kun je een punt of een volledige slag maken, wat twee seconden duurt. Tel het aantal perioden en je weet hoeveel tijd er is verstreken.
- De slingerklok is aan het tandwiel bevestigd, zodat elke keer dat de slinger zwaait, de secondewijzer op de klok zal bewegen.
- In een slingerklok produceert een gewicht dat in één richting zwaait een "tik" en zwaait terug om een "klop" te produceren.
Stap 2. Gebruik je slinger om trillingen in de buurt te meten, inclusief aardbevingen
Een seismograaf, een machine die de intensiteit en richting van aardbevingen meet, is een complexe slinger die alleen beweegt als de aardkorst beweegt. Hoewel het kalibreren van een slinger om de platentektoniek te meten buitengewoon ingewikkeld is, kun je met pen en papier bijna elke slinger in een eenvoudige seismograaf veranderen.
- Lijm een pen of potlood op het gewicht aan het einde van de slinger.
- Plaats een stuk papier onder de slinger zodat de pen het papier raakt en markeringen maakt.
- Schud zachtjes met de slinger, maar schud niet met de snaar. Hoe harder je de slinger schudt, hoe groter de markeringen op je vel papier. Dit wordt geassocieerd met een grotere "aardbeving".
- De originele seismograaf had een roterend stuk papier zodat je de kracht van een aardbeving in de loop van de tijd kon zien.
- De slinger wordt sinds 132 na Christus in China gebruikt om aardbevingen te meten.
Stap 3. Gebruik een speciale slinger, de slinger van Foucault, om te bewijzen dat de aarde draait
Hoewel mensen tegenwoordig weten dat de aarde om haar as draait, is de slinger van Foucault het vroegste bewijs van dit concept. Om het te repliceren heb je een grote slinger nodig, met een minimale lengte van 4,9 meter en een gewicht van meer dan 11,3 kg, om externe variabelen zoals wind of wrijving te minimaliseren.
- Beweeg de slinger zo dat hij lang kan slingeren.
- Naarmate de tijd verstrijkt, zult u merken dat de slinger in een andere richting zwaait dan toen u de schommel begon.
- Dit gebeurt omdat de slinger in een rechte lijn beweegt terwijl de aarde eronder draait.
- Op het noordelijk halfrond zal de slinger met de klok mee bewegen en op het zuidelijk halfrond zal de slinger tegen de klok in bewegen.
- Hoewel het ingewikkeld is, kunt u de slinger van Foucault gebruiken om de breedtegraad te berekenen met behulp van trigonometrische vergelijkingen.
Tips
- Je hebt misschien twee mensen nodig om dit experiment nauwkeurig uit te voeren: de een gebruikt een slinger en de ander houdt de tijd bij.
- Als je een nauwkeurigere slinger wilt maken, gebruik dan een ander touw om het gewicht op de gewenste hoogte te houden. Verbrand het uiteinde van het touw om het gewicht te laten vallen. Zo voorkom je dat je het gewicht per ongeluk naar voren of opzij duwt als je het loslaat.
- Sommige mensen geloven dat de slinger ook speciale waarzeggerij heeft.
