Pendulur: hold takten

Et pædagogisk simulationsspil. Forudsig, hvor langt et pendul skal være for at holde takten, eller hvor lang tid én hel svingning tager. Slip det så, og sammenlign med stopuret.

Harmonisk svingningPendul

PENDULUR

Sekundpendul

Klar
Slå JavaScript til for at svinge pendulet. Vejledningen og det gennemregnede eksempel kan stadig læses.
Vinkel over tidPendulDin forudsigelseSammenligning
SvingningstidT = 2π·√(L ÷ g)

Tid

0.00 s

t

Længde

— m

L

Svingningstid

— s

T = 2π·√(L ÷ g)

Hele svingninger

—

n = t ÷ T

Vinkel

— °

θ = θ₀·cos(2π·t ÷ T)

Forudsig, før du starter

Skriv din forudsigelse for at hænge pendulet op. Start er slået fra, indtil der er et svar.

Forudsig pendulets takt.

Missionspoint—

Hvert svar skal være rigtigt inden for 2 %: hvert giver 100 point. Rigtigt ved første kørsel giver 50 ekstra. En kørsel tæller, så snart den starter.

✓ Rigtigt svar① I første forsøg

Sådan spiller du Pendulur

  1. Vælg et forsøg, og læs længden, svingningstiden eller g på kortet.
  2. Et pendul, der svinger med en lille vinkel, har svingningstiden T = 2π·√(L ÷ g): kun længden og g tæller.
  3. Skriv din forudsigelse, og tryk på Start. En kørsel for svingningstid varer én hel svingning; en kørsel for længde varer så længe, som svingningstiden skal være.
  4. Se diagrammet og spøgelset: er dit svar rigtigt, er pendulet tilbage, hvor det startede, præcis når kørslen slutter.

Hvad bestemmer et pendulets takt?

Træk et pendul til siden, og tyngdekraften trækker det tilbage mod bunden, hårdere jo længere ude det er: for små vinkler er den tilbagetrækkende kraft proportional med udsvinget, præcis betingelsen for harmonisk svingning. Loddet svinger så frem og tilbage i en jævn takt, θ = θ₀·cos(2π·t ÷ T), med svingningstiden T = 2π·√(L ÷ g). I formlen gemmer sig tre overraskelser. Hvor bredt det svinger, betyder intet, så længe udsvinget er lille; derfor kunne Galilei bruge et pendul til at måle tid. Massen betyder heller intet: et tungere lod trækkes hårdere, men er lige så meget sværere at sætte fart på. Og svingningstiden følger kvadratroden af længden, så for at fordoble den skal længden være fire gange så stor. Fordi g står i formlen, måler et pendul også tyngdekraften: på Månen, hvor g er en sjettedel af Jordens, svinger det samme pendul omkring 2,5 gange langsommere.

En afgrænset læringsmodel

Snoren er let og strækker sig ikke, loddet er lille, og der er hverken luftmodstand eller friktion. Loddet slippes 10° fra bunden, lidt nok til, at T = 2π·√(L ÷ g) gælder. Når der spørges om en svingningstid, varer kørslen én hel svingning; når der spørges om en længde, svinger dit pendul så længe, som dets svingningstid skal være, så et rigtigt svar slutter præcis, hvor det begyndte. Længder er i målestok op til 1,55 m. Svar inden for 2 % er rigtige. g = 9,8 m/s² på Jorden og 1,62 m/s² på Månen. Spilles i realtid.

Når du skifter sprog, bevares forsøget, forudsigelsen, forsøgene og forløbet.