Võnkliikumine ja pendlid (0)

Sisukord
Sisukord…………………………………………………………………………….……2
Sissejuhatus………………………………………………………………………....….3
Võnkliikumine……………………………………………………………………….…..4
Pendli võnkumine………………………………………………………………….……5
Võnkumise sumbumise katse………………………………………..……...5
Võnkesüsteem…………………………………………………………………………..6
Matemaatiline pendel …………………………………………………………………..6
Impulsimomendi jäävuse seadus...........................................................................7
Foucault pendel.....................................................................................................8
Pendlite süsteem(Bioloogiline kell)........................................................................9
Kokkuvõte............................................................................................................10
Kasutatud kirjandus..............................................................................................11
Sissejuhatus
Selles referaadis ma kirjutan pendlitest ja võnkliikumisest.Ma sain palju uusi teadmisi. Sealt te saate teada palju uusi valemeid ja ka kuidas neid kasutada.Selles referaadis ma kirjutasin väga erinevaid teemasid pendlite ja võnkliikumise kohta.Ma loodan,et teil on väga huvitav lugeda minu referaati.
Võnkliikumine
Võnkliikumiseks ehk võnkumiseks nimetatakse liikumist, mis kordub kindla ajavahemiku järel.
Pendli amplituudasendiks nimetatakse pendli asendit, kus koormis pöördub tagasi.
Tasakaaluasendiks nimetatakse pendli asendit, kus koormis püsib paigal.
Amplituudiks nimetatakse amplituudasendi kaugust tasakaaluasendist.
Täisvõnkeks nimetatakse pendli liikumist ühest amplituudasendist teise ja tagasi samasse asendisse.
Võnkeperioodiks nimetatakse ajavahemikku, mis kulub ühe täisvõnke sooritamiseks.
Sageduseks nimetatakse täisvõngete arvu, mida pendel sooritab ühe sekundi jooksul. Sagedus näitab võngete arvu ühes sekundis.Sagedusühik on Hz.
Sagedus on üks herts, kui pendel teeb ühe täisvõnke ühe sekundi jooksul.
Sagedust saab määrata kahel viisil:

lugeda ära võngete arv ajavahemikus ja saadud tulemus jagada ajavahemiku kestusega.

mõõta pendli võnkeperiood ja arvutada selle pöördväärtus
Katse:
Võnkliikumine ehk võnkumine on hästi tuntud. Võnguvad puuoksad, kellapendel jne. Võnkumise uurimiseks võid teha katse. Tarvis on 1m niiti, koormus (milleks sobib kas või lusikas ), mõõtejoonlaud ja kell.Seo koormus niidi külge ja kinnita niidi teine ots mingi liikumatu eseme külge. Kui oled sidumise lõpetanud siis vaatle, kuidas katsevahend võngub. Sa oled valmistanud pendli. Kõigepealt leia asend, kus pendel püsib paigal. Seda asendit nimetatakse tasakaaluasendiks. Seejärel vii koormus tasakaaluasendist mõne sentimeetri kaugusele ja lase lahti. Jälgi pendli võnkumist. Leia punktid kus võnkuv koormus pöördub tagasi. Need on pendli äärmised asendid. Kaugus tasakaaluasendist kuni ühe äärmise asendini on võnkeamplituud. Mõõda pendli võnkeamplituud. Lihtne on mõõta kahekordset võnkeamplituudi, s.o. kahe äärmise asendi vahelist kaugust. Kontrolli kas pendli amplituud aja jooksul väheneb.Vaatle täisvõnget. Täisvõnge on pendli liikumine ühest äärmisest asendist teise ja tagasi samasse asendisse.Mõõda võnkeperiood. Võnkeperiood on ühe täisvõnke sooritamise kestus. Suhtelise vea vähendamiseks mõõdetakse mitme võnke kestus ja jagatakse see võngete arvuga.Arvuta võnkesagedus. Võnkesagedus on ühes sekundis sooritatud täisvõngete arv.
Võnkesagedus=1/võnkeperiood
Perioodi tähis on T
Sageduse tähis on f
Sagedus on 1 Hz, kui sekundi jooksul tehakse üks täisvõnge.
PENDLI VÕNKUMINE
Pendlile tuleb rakendada jõudu. Siis kui laseme pendli lahti, tõmbab maakülgejõud ta alla aga kuna pendlil on hoog sees hakkab see võnkuma.Pendlil läheb hoog väiksemaks.Pendli kiirus on kõige suurem seisukoha lähedal.Pendel jääb hetkeks seisma äärmuspunktides.Laskudes pendlihoog on kiires, tõustes hoog langeb.
Võnkumise sumbumine
Võtsime kapist statiivi, sidusime niidi statiivi külge ja kinnitasime selle koorimise külge. Panime pendli võnkuma.Võnkeamplituud on 26 cm.Amplituud vähenes 11,5 cm.Kuna me pendlile enam jõudu ei rakenda, muundub see kineetilisest energiast potentsiaalseks energiaks. Ja ajapikku amplituud väheneb.
Kuidas tuleks tegutseda, et pendli võnkumine sumbuks võimalikult kiiresti ?
Rakendame pendlile vähe jõudu ja ootame .Kuna me teist võimalust ei osanud välja mõelda, tundus see meile kõige loogilisem. Kuna abivahendeid ei tohtinud kasutada, oli loogiline vähe jõudu rakendada ja oodata.
Võnkesüsteem
Võnkesüsteem on vastastikmõjus olevatest kehadest koosnev süsteem, milles võib esineda võnkumine.
Võnkesüsteemide ühised omadused:

• eksisteerib tasakaaluolek , mille korral süsteemi potentsiaalne energia on minimaalne;
  
• tasakaaluolekust välja viidud kehale mõjub koordinaatidest sõltuv jõud, mis püüab teda tasakaaluolekusse tagasi viia;
  
• nullist erineva mistahes kiirusega tasakaaluolekusse saabuv keha liigub inertsuse tõttu edasi
  

Võnkumise võib põhjustada:

• elastsusjõud - kehtib Hooke'i seadus
  
• raskusjõud - kehtib gravitatsiooniseadus
  

Matemaatiline pendel
Matemaatiliseks pendliks nimetatakse väikeste mõõtmetega keha, mis on riputatud venimatu ja väga väikese massiga niidi otsa. Kui niit on vertikaalne, siis tasakaalustab kuulikesele mõjuv niidi elastsusjõud
raskusjõu
. See pendli asend on tasakaaluasend .
Väikeste kaldenurkade korral on matemaatilise pendli liikumise kiirendus võrdeline hälbega tasakaaluasendist . Siit võib järeldada, et väikeste hälvete korral on matemaatilise pendli võnkumine harmooniline.
Matemaatilise pendli ringsageduse ligikaudne väärtus on avaldatav valemiga .
Võnkeperiood on avaldatav valemiga:
Pendli võnkeperioodi sõltuvust vaba langemise kiirendusest kasutatakse vaba langemise kiirenduse täpseks mõõtmiseks erinevates kohtades Maa pinnal. Mõõtmistulemuste põhjal võib avastada ka rauamaagi, nafta, gaasi jt. maavarade leiukohti.
Impulsimomendi Jäävuse Seadus
Ballistiliseks pendliks nimetatakse võnkuvat süsteemi, mille võnkeperiood on palju suurem võnkumist põhjustava mõju kestvusest. Antud töös kasutatav ballistiline keerdpendel (joon. 8.1) koosneb vertikaalsele vardale muhvi 4 abil kinnitatud horisontaalsest vardast silindriliste koormistega 5, mille nihutamisega saab muuta pendli inertsimomenti. Horisontaalse varda ühes otsas on plastiliiniga täidetud kausike 11 ja teises otsas vastukaal 6. Pendel on kinnitatud kronsteinile traadi 1 abil. Pendli alumisele otsale on riputatud traadi 9 abil massiivne koormis 10, mille pööramisega vertikaaltelje ümber saab pendli seada vajalikku asendisse. Pendli pöördumisel tekib traadis elastsusjõud, mille moment püüab pendlit tagasi viia tasakaaluasendisse.
Võnkuva pendli stabiilsuse suurendamiseks on vertikaalsele vardale kinnitatud koormised 3 ja 8.
Pendli pöördenurga mõõtmiseks on vertikaalsele vardale kinnitatud peegel 7, mida saab pöörata ja nihutada üles-alla. Statiivil asuvast valgustist lähtuv valguskiir peegeldub peeglilt ja tekitab skaalal valguslaigu. Pendli pöördudes libiseb valguslaik piki skaalat . Maksimaalne pöördenurk 0ϕ määratakse (arvestades valguse peegeldumise seadust) valemist .
Foucault pendel
Foucault' pendli abil saab näidata, et Maa pöörleb. Katse aluseks on pendli omadus säilitada oma võnkesihti*.
Kujutleme, et pendel on pandud võnkuma Maa põhjapoolusel. Pendel säilitab oma võnkesihi, aga Maa pöördub, nagu ikka, vastupдeva. Selle tulemusena näib vaatlejale, et pendli võnketasand nihkub päripäeva, sest Maa pöördub pendli all. Kuna Maa teeb tähtede suhtes täispöörde 23 tunni 56 minutiga, siis pöördub pendli võnkesiht igas tunnis 360° : 23.93 = 15°2'30'' ja täheööpäeva pärast on taastunud algolek . Seevastu ekvaatoril ei pöördu maapind pendli võnkesihi suhtes üldse.
Üldiselt pöördub pendli võnkesiht laiuskraadil j ühe tunniga nurga a võrra, kusjuures
a = 15°2'30'' sin(j).
Pendel töötab seda paremini, mida pikem on pendli käik (suurem võnkeamplituud), sest siis suureneb pöördenurgale vastav nihe piki ringjoont . Pikema pendli käigu saamiseks peab pendel ise olema võimalikult pikk. Samuti saab paremaid tulemusi raskema pendliga, sest siis segavad pendli liikumist vähem võimalikud õhuliikumised ja pendli kinnitustraadis tekkida võivad võnkumised.
Maa pöörlemist demonstreerivaid pendleid nimetatakse Foucault' pendleiks sellise katse esmakorraldaja prantsuse füüsiku Jean-Bernard-Leon Foucault auks.
__________
* Pendli liikumissihi säilimise põhjuseks on kehade inerts: iga keha püüab säilitada oma liikumissihti. Keha saab kõrvale kallutada oma teest ainult mingi külgsuunalise jõu toimel. Peamised jõud, mis mõjuvad pendli pommile, on raskusjõud ja kinnitustraadi tõmme. Raskusjõud on suunatud alla, Maa keskpunkti poole, traadi tõmme üles, kinnituskoha poole. Seega kumbki neist ei sunni pendlit kalduma oma liikumisteest kõrvale.
Pendlite süsteem (Bioloogiline kell)
Kuidas meie kell ennast rütmis hoiab? Väga keeruliselt ja teisalt väga lihtsalt. See toimub üldjoontes samal põhimõttel, mille Huygens tuvastas seinakellade puhul. Kui kaks seinakella on samas toas, siis varem või hiljem nende pendlite käik ühtlustub. Seda nimetatakse füüsikas ostsillaatorite ehk võnkujate ühtlustumiseks ning see toimib ka näiteks augustiöödel aasal mängivate rohutirtsude puhul, kui nende saagimine omandab üha korrapärasema iseloomu.
Kuid kuidas sätivad oma bioloogilist kella mereelukad , kes kunagi valgust ei näe – kas neil see üldse on? “Arvan, et on, kuid täpselt pole see veel teada,” tunnistab Roenneberg.
Bioloogilise kella tööd juhib ajus üks kindel piirkond. Kui rottidel, keda hoiti erinevates valgustingimustes, see piirkond operatsiooniga ära vahetati, siis sattusid loomad segadusse . Asi on veelgi keerulisem. Martha Merrow kinnitab, et bioloogilise kella tsükkel on seotud naise menstruaaltsükliga. Mida kõrgem on kehatemperatuur , seda aeglasemalt käib kell. Ja lõpuks on ju ka veel aastaajad . Kindel see, et bioloogiline kell sõltub neistki, ent kuidas, pole teada. Tundub küll, et hooajalisus üha väheneb. Kuust ja planeetidest see nüüd küll ei sõltu,” on Roenneberg kindel, “sest miks peaks selline sõltuvus suurendama reaalses maailmas ellujäämist?
Kokkuvõte
Ma loodan,et te saite sellest referaadist piisavalt teadmisi.Muidugi siin on palju rohkem mida kirjutada võnkliikumisest ja pendlitest, aga füüsika on selline asi mida inimesed õpivad igavesti.
Kasutatud kirjandus
www.wikipedia.org
www.miksike.ee
www.google.com
www. neti .ee