Zegar wahadłowy: trzymaj rytm

Edukacyjna gra symulacyjna. Przewidź, jak długie musi być wahadło, aby tykało w rytm, albo ile trwa jedno pełne wahnięcie, a potem je puść i porównaj z zegarem.

Ruch harmonicznyWahadło

ZEGAR WAHADŁOWY

Wahadło sekundowe

Gotowe
Włącz JavaScript, aby rozhuśtać wahadło. Instrukcje i rozwiązany przykład pozostają dostępne.
Kąt w funkcji czasuWahadłoTwoje przewidywanieOdniesienie
OkresT = 2π·√(L ÷ g)

Czas

0.00 s

t

Długość

— m

L

Okres

— s

T = 2π·√(L ÷ g)

Pełne wahnięcia

—

n = t ÷ T

Kąt

— °

θ = θ₀·cos(2π·t ÷ T)

Przewiduj przed startem

Wpisz przewidywanie, aby zawiesić wahadło. Start pozostaje nieaktywny, dopóki nie ma odpowiedzi.

Przewidź rytm wahadła.

Wynik misji—

Każda odpowiedź musi mieścić się w granicach 2%: każda daje 100 punktów. Trafienie przy pierwszym przebiegu dodaje 50. Przebieg liczy się, gdy tylko się zacznie.

✓ Dobra odpowiedź① Za pierwszym razem

Jak grać w Zegar wahadłowy

  1. Wybierz test i odczytaj z karty długość, okres lub g.
  2. Wahadło wychylające się o mały kąt ma okres T = 2π·√(L ÷ g): liczą się tylko długość i g.
  3. Wpisz przewidywanie i naciśnij Start. Przebieg dla okresu trwa jedno pełne wahnięcie; przebieg dla długości trwa tyle, ile powinien wynosić okres wahadła.
  4. Obserwuj wykres i wahadło-widmo: jeśli odpowiedź jest dobra, wahadło wraca do punktu startu dokładnie w chwili, gdy kończy się przebieg.

Co wyznacza rytm wahadła?

Wychyl wahadło, a grawitacja ściąga je z powrotem w stronę najniższego punktu, tym mocniej, im dalej je wychylono: dla małych kątów siła jest proporcjonalna do wychylenia, a to dokładnie warunek ruchu harmonicznego. Ciężarek waha się wtedy tam i z powrotem w stałym rytmie, θ = θ₀·cos(2π·t ÷ T), a okres wynosi T = 2π·√(L ÷ g). W tym wzorze kryją się trzy niespodzianki. Amplituda wahnięć nie ma znaczenia, dopóki pozostaje mała; dlatego Galileusz mógł mierzyć czas wahadłem. Masa też nie ma znaczenia: cięższy ciężarek jest mocniej przyciągany, ale tak samo trudniej go rozpędzić. A okres rośnie z pierwiastkiem z długości, więc aby go podwoić, potrzeba czterokrotnie większej długości. Ponieważ g występuje we wzorze, wahadło mierzy też grawitację: na Księżycu, gdzie g to jedna szósta ziemskiego, to samo wahadło waha się około 2,5 raza wolniej.

Model skupiony na nauce

Nić jest lekka i nierozciągliwa, ciężarek mały, a oporu powietrza ani tarcia nie ma. Ciężarek jest puszczany 10° od najniższego punktu, na tyle mało, że T = 2π·√(L ÷ g) obowiązuje. Gdy pytanie dotyczy okresu, przebieg trwa jedno pełne wahnięcie; gdy dotyczy długości, twoje wahadło waha się przez czas, jaki powinien wynosić okres, więc dobra odpowiedź kończy się dokładnie tam, gdzie się zaczęła. Długości są w skali do 1,55 m. Odpowiedzi z dokładnością do 2% są dobre. g = 9,8 m/s² na Ziemi i 1,62 m/s² na Księżycu. Odtwarzane w czasie rzeczywistym.

Zmiana języka zachowuje twój test, przewidywanie, próby i przebieg.