Pendulets svingningstid
Et pendul er et af de bedste forsøg til at lære at styre variable. Eleverne har tre mulige forklaringer på, hvad der bestemmer svingningstiden, og skal teste dem én ad gangen. Resultatet overrasker ofte, fordi kun én af dem betyder noget.
Hvad bestemmer et penduls svingningstid: snorens længde, lodets masse eller hvor langt ud man slipper det?
Det skal I bruge
| Vare | Varenr. | Antal og formål |
|---|---|---|
| Laboratoriestativ – pladefod med stang 60 cm | 001400 | 1 pr. gruppe |
| Muffe, dobbelt | 001000 | 1 pr. gruppe |
| Kalibreringslod 50 g | 191000 | 1 pr. gruppe |
| Kalibreringslod 100 g | 191001 | 1 pr. gruppe |
| Kalibreringslod 200 g | 191002 | 1 pr. gruppe |
| Stopur, digitalt | 192800 | 1 pr. gruppe |
| Målebånd 3 m | 192630 | 1 pr. gruppe |
| Bevægelsessensor, trådløs | PS-3219 | Til at logge svingningerne |
Andet udstyr: tynd snor; vinkelmåler (kan printes); tape.
Sikkerhed
Stativet skal stå stabilt. Lodder kan gøre ondt, hvis de falder ned på fødderne.
Sådan gør I
- Bind loddet på 100 g i en snor og hæng den i stativet, så pendulet er 50 cm langt, målt til lodets midte.
- Træk loddet ca. 10° ud og slip det. Tag tid på 10 hele svingninger og del med 10.
- Hold længde og udsving fast og skift kun loddet ud (50 g og 200 g). Mål igen.
- Hold længde og lod fast og skift kun udsvinget (5°, 10° og 20°). Mål igen.
- Hold lod og udsving fast og skift kun længden (20, 40, 60, 80 og 100 cm). Mål igen.
- Tegn svingningstid som funktion af længde, og prøv at finde den længde, der giver præcis 1 sekund.
Med PASCO-sensor
Placér den trådløse bevægelsessensor PS-3219 ud for pendulets bane, så den måler afstanden til loddet. SPARKvue tegner en pæn sinuskurve, og svingningstiden aflæses mellem to toppe. Det giver mere præcise tider end stopur og gør det let at gentage målingerne.
Hvad sker der?
Et pendul svinger, fordi tyngdekraften hele tiden trækker loddet tilbage mod det laveste punkt. Et tungere lod bliver trukket hårdere, men er også sværere at sætte i gang, og de to ting ophæver hinanden.
Derfor afhænger svingningstiden kun af snorens længde, så længe udsvinget er lille. Et længere pendul har længere vej og svinger langsommere. Det udnyttede man i penduluret.
Spørgsmål til eftertanke
- Hvilken af de tre variable betød noget?
- Hvorfor tager man tid på 10 svingninger og ikke kun én?
- Hvor lang skal snoren være for at give 1 sekund?
- Hvad ville der ske med et pendulur på Månen?
Til læreren
Et pendul på 1 m har en svingningstid på ca. 2,0 sekunder og et pendul på 25 cm ca. 1,0 sekund. Ved udsving over ca. 20° bliver svingningstiden målbart længere.
Forsøget er velegnet til at træne variabelkontrol og fejlkilder. De ældste elever kan sammenligne med formlen T = 2π√(L/g) og bestemme tyngdeaccelerationen.
Vejledningen er udarbejdet af LabDidakt. Læreren skal altid selv vurdere sikkerheden ved forsøget i sin klasse og følge skolens retningslinjer og sikkerhedsdatabladene for de kemikalier, der bruges.
