Nihalo deske

Najprej smo vzeli 2 palici, ki sta bili široki 2 mm in razmaknjeni za 11 cm. Na te dve palici smo položili  leseno desko in jo zanihali. Poskus smo ponovili tako, da smo namesto dveh 2-milimetrskih vzeli dve 10-milimetrski palici, ki smo ju prav tako razmaknili za 11 cm, na njiju pa položili leseno desko ter jo zanihali. V obeh primerih smo desko zanihali z isto amplitudo.

Skica:

Opazovali smo graf pozicije deske (oz. amplitud) v odvisnosti od časa:

V primeru, ko smo uporabili ožji palici (t.j. 2-mm palici), je bilo padanje amplitude nihanja lesene deske manjše. Deska je začela nihati z manjšo frekvenco in je naredila več nihajev. Pri širših palicah (t.j. pri 10-mm palicah) pa se vidi, da deska naredi manj nihajev in da je padanje amplitude nihanja večje kot pri ožjih palicah. Spremeni se tudi frekvenca nihanja; prvi nihaj obe deski nihata sočasno, nato pa deska na širših palicah zaniha z večjo frekvenco kot na ožjih palicah.

 V drugem primeru smo opazovali, kako se spreminja pozicija roba lesene deske, če jo podpremo na dveh mestih, ki sta različno oddaljeni, in jo zanihamo. V vseh treh primerih smo desko zanihali z isto amplitudo.

Skica:

Opazovali smo graf pozicije roba deske (oz. amplitud) v odvisnosti od časa:

Izkaže se, da bližje kot sta palici, s katerima podpremo desko, manjše je padanje amplitude nihanja deske s časom, deska niha dlje časa. Pri deski, ki jo podpremo z dvema palicama, ki sta bolj oddaljeni, pa je padanje amplitude nihanja deske večje, zato se njeno nihanje prej ustavi. Opazi se, da krajša kot je razdalja med palicama, večji je nihajni čas nihanja deske (manjša je frekvenca).

Kako pa je z energijo pri teh dveh poskusih?
Ko je palica v najvišji legi, je tam težišče najvišje in velja enačba  (kjer je potencialna energija, m masa težišča, g težnostni pospešek in h višina težišča deske) .
Ko je palica tik pred udarcem ob podlago, se potencialna energija pretvori v obe kinetični energiji:
translacijska:  (kjer je kinetična energija, v hitrost težišča); tu ima palica največjo hitrost
rotacijska:  (kjer je  vztrajnostni moment deske,  je kotna hitrost okoli težišča); palica se vrti, kotna hitrost je tu največja).
Ko palica udari ob podlago, se težišče za trenutek ustavi. Translacijska kinetična energija se tu pretvori v prožnostno energijo. Del prožnostne energije ostane v deski in desko zaniha, ko ta udari ob podporo.  Deska se (tu) ne neha vrteti. Tisti konec deske, ki je že prej šel dol, gre tudi sedaj dol, drug konec deske pa gre gor. Rotacijska kinetična energija je približno enaka kot tik pred udarcem.

Ko se palica odlepi od druge podlage, ima obe kinetični energiji (rotacijsko, ker se vrti,  in translacijsko, ker dobi hitrost).
Ko se palica spet dvigne nazaj na novo najvišjo višino, je težišče najvišje (vendar ne tako visoko kot pri prejšnjem nihaju), zato ima deska potencialno energijo.

Opomba: meritve so tako zelo goste, da v grafe nismo vključili točk meritev, ker bi bili grafi nepregledni.

Projektno delo 2008/09

Paleta nihal