Grote en uitdovende slingers: wat de formule weglaat

Een educatief simulatiespel. Voorspel hoeveel langer grote uitslagen duren en hoe snel echte slingers uitdoven, en kijk hoe een echte slinger achterraakt bij de ideale ernaast.

SlingerDemping

GROTE EN UITDOVENDE SLINGERS

Grote uitslag

Klaar
Zet JavaScript aan om de slingers te laten zwaaien. De uitleg en het uitgewerkte voorbeeld blijven leesbaar.
Echte slingerIdeale slinger voor kleine uitslagenJe voorspellingUitslag
Echte slingersT₀ = 2π·√(L ÷ g)

Tijd

0.00 s

t

Hoek

— °

θ

Uitslag

— °

θ_max

Periode

— s

T

Slingers

—

n = t ÷ T

Voorspel voordat je start

Typ je voorspelling om alles klaar te zetten. Start blijft uit tot er een antwoord is.

Voorspel wat de formule weglaat.

Missiescore—

Elk antwoord moet binnen 2% kloppen: elk levert 100 punten op. Goed bij de eerste proef geeft 50 extra. Een proef telt zodra hij begint.

✓ Goed antwoord① In één keer

Zo speel je Grote en uitdovende slingers

  1. Kies een proef en lees op de kaart de slinger, zijn startuitslag en het deel dat elke slinger houdt.
  2. Grote uitslagen duren langer dan T₀ = 2π·√(L ÷ g). Uitdovende slingers krimpen elke slinger met dezelfde factor.
  3. Typ je voorspelling en druk op Start. Een grijze ideale slinger zwaait naast de echte.
  4. Kijk hoe de echte slinger achterraakt bij de ideale, of hoe zijn uitslag krimpt, en vergelijk met jouw oranje markeringen.

Wat laat de slingerformule weg?

T = 2π·√(L ÷ g) komt uit de aanname dat de kracht die de slinger naar het midden trekt gelijk opgaat met de hoek. Voor kleine uitslagen klopt dat, maar de echte kracht groeit als sin θ, die bij grote hoeken achterblijft, dus brede uitslagen duren langer: ongeveer 1,7% bij 30°, 7% bij 60° en 18% bij 90°. Een klokslinger die verder uitsloeg, zou achterlopen, en daarom houden klokkenmakers de uitslag op een paar graden. Echte slingers doven ook uit, omdat lucht en wrijving telkens wat energie wegnemen. Een eenvoudig model dat bij veel echte trillingen past, is dat elke slinger hetzelfde deel van zijn uitslag houdt, bijvoorbeeld 90%. Dan krimpt de uitslag door vermenigvuldigen, niet door aftrekken: 20°, 18°, 16,2°, enzovoort, en hij halveert na hetzelfde aantal slingers, hoe groot hij ook begint, net als een radioactieve halveringstijd. Omdat de energie met het kwadraat van de uitslag gaat, betekent 90% van de uitslag houden maar 81% van de energie houden. Schokdempers in een auto laten het veren expres uitdoven; een goede klok of stemvork dooft zo langzaam mogelijk uit.

Een gericht leermodel

Grote uitslagen worden exact berekend uit θ'' = −(g ÷ L)·sin θ, zonder wrijving, en lopen drie of vier slingers lang in echte tijd. De uitdovende slingers houden per volle slinger 90% van hun uitslag en krimpen geleidelijk volgens θ = θ₀·0,9ⁿ·cos(2π·t ÷ T₀); ze lopen twee of drie keer zo snel. De slinger is 1 m lang en op schaal; de grijze ideale slinger volgt de formule voor kleine uitslagen. Antwoorden binnen 2% zijn goed. g = 9,8 m/s².

Bij het wisselen van taal blijven je proef, voorspelling, pogingen en voortgang behouden.