Класс!ная физика



Интересные маятники. Опыты

11.2016



КРУТИЛЬНЫЙ МАЯТНИК

В карманных и наручных часах применяется особый вид маятника — крутильный маятник. Колесико-балансир под действием пружины вращается то в одну, то в другую сторону. Его равномерные движения обеспечивают точность работы механизма часов.

Смоделировать движения крутильного часового маятника нам поможет довольно известная игрушка — пуговица с продетой в два отверстия суровой ниткой. Для этого опыта выберите большую пуговицу, проденьте, как говорилось, в два ее отверстия суровую нитку и концы нитки свяжите. Возьмите за концы нитки, поместив пуговицу посередине. Круговыми движениями рук добейтесь, чтобы нитки скрутились. Когда они хорошо скрутятся, потяните их в разные стороны. Пуговица начнет быстро вращаться и по инерции закрутит нитки в другую сторону.

Чередуя натяжение и ослабление ниток, мы заставим пуговицу быстро вращаться то в одну, то в другую сторону. Всякий раз, когда мы тянем концы ниток и этим самым их раскручиваем, мы сообщаем пуговице порцию энергии. Наши руки в данном случае выполняют роль двигателя. Пуговица будет в движении до тех пор, пока вам эта забава не надоест.


КАЧАЮЩИЙСЯ ВОЛЧОК

Вращающийся волчок обладает удивительной устойчивостью. Он всегда старается стоять вертикально. Даже если ось его вращения немного наклонить, он все равно не будет падать, борясь с силой притяжения Земли, которая стремится его опрокинуть. При этом конец его оси будет описывать окружности.

На устойчивости оси вращающегося волчка, на ее стремлении сохранить в пространстве одно и то же направление основаны некоторые физические приборы. Одним из таких приборов является гирокомпас. Его показания, в отличие от магнитного компаса, очень надежны, так как не зависят от влияния окружающих железных и стальных предметов.
С помощью маятника можно убедиться в том, как ось вращающегося волчка сохраняет свое направление в пространстве.

Опыт

Возьмите самую большую крышку от кастрюли (желательно диаметром 30—35 сантиметров), привяжите к ней две крепкие веревки длиной немного больше метра и подвесьте на прочной перекладине.

Если вы качнете крышку, она будет качаться на веревках, все время образуя с ними прямой угол. Если вы во время этих качаний ударите рукой по краю крышки, она будет качаться с вибрацией краев.

Перейдем ко второй части нашего опыта. Между веревками у их верхнего конца вставьте круглую деревянную палочку диаметром полтора-два сантиметра. Затем, держа одной рукой эту палочку, другой рукой начните вращать висящую горизонтально крышку.

Нужно ее долго вращать, чтобы веревки хорошо между собой скрутились. Когда это произойдет, отпустите крышку. Она начнет вращаться в другую сторону, а вы, постепенно усиливая нажим, давите палочкой на место скрутки веревок. Крышка будет вращаться все быстрее и быстрее. Наконец, не доходя до самого низа, до крышки, примерно на 20 сантиметров, выньте из веревок палочку и качните верев­ки как можно дальше в сторону. Вы увидите, что наш маятник теперь качается совсем не так, как тогда, когда крышка не вращалась. Теперь крышка все время носится перед вами строго горизонтально. Угол между крышкой и веревками, на которых она висит, все время меняется от острого до тупого. Прямой угол теперь получается, только когда веревки проходят вертикальное положение.

При большой скорости вращения крышки веревки закручиваются в другую сторону, вращение замедляется и совсем прекращается. Маятник теперь качается с произвольно болтающейся крышкой.

Во время этого опыта, когда маятник качается с быстро вращающейся крышкой, стало труднее заставить ее вибрировать от удара по ней рукой, как это вы делали, когда крышка не вращалась.

ВРАЩАЮЩИЙСЯ МАЯТНИК

Подвесьте на метровой бечевке тяжелую гирю и качните ее. Встаньте перпендикулярно к плоскости качания в нескольких метрах от этого маятника и посмотрите на него. Равномерно качаясь, маятник совершает колебания в плоскости.

Теперь поднесите сначала к правому, а затем к левому глазу темное стекло от солнечных очков. Что произошло? У вас создается впечатление, что маятник описывает эллипсы, как бы вращаясь в первом случае по направлению движения часов, а во втором — наоборот. Это происходит потому, что глаз через темное стекло получает изображение с запаздыванием, он видит его как бы дальше, чем оно есть не самом деле.


Источник: Ф.Рабиза "Опыты без приборов"; журн. "Мастерок"





Устали? - Отдыхаем!

Вверх