Μεταξύ των «αιώνων» θεμάτων του σχολικού προγράμματος σπουδών στη φυσικήη ενότητα "δισταγμοί" είναι ίσως το πιο νοσταλγικό - θυμάται πάντα γι 'αυτό με κάποιο είδος θερμής θλίψης. Σχεδόν κανένας, που θυμάται αυτό το θέμα, δεν βλέπει, πρώτα απ 'όλα, tick-tock, tick-tock ... το εκκρεμές είναι η «πιο σοβαρή» συσκευή από την τάξη της φυσικής. Είναι αλήθεια ότι τα εκκρεμή εργαστηρίων δεν "τσιμπούρι", αλλά με την κλασική τους μεσαιωνική εμφάνιση φαίνεται πάντοτε να ταλαντεύονται, το αιώνιο τικ-τικ, το τικ-τικ ... "δεν σκέφτονται τα δευτερόλεπτα." Και το καθήκον αυτών των ανεπιτήδευτων συσκευών είναι να δείξει καθαρά τι είναι η δόνηση.
Γνωρίζουμε τον κόσμο και βλέπουμε πόσο σημαίνειυπάρχει μια τόσο απλή και απλή δράση γύρω μας. Το Oscillation είναι και ένα εκκρεμές Foucault, ένα ρολόι, ηλεκτρικό ρεύμα, ραδιόφωνο, τηλεόραση, ήχος από ένα ηχείο και το αγαπημένο σας κινητό τηλέφωνο είναι ένα πλήθος ταλαντωτικών συστημάτων. Λοιπόν, ας θυμηθούμε τι δίδαξαν στο σχολείο - το εύρος των διακυμάνσεων, των τύπων, των γραφικών. Ο δισταγμός ... τι είναι αυτό;
Ό, τι μας περιβάλλει είναι "υλικά σημεία"που, για κάποιο λόγο, δεν μπορεί να καθίσει ακίνητο. Σε αυτό το χάος μιας ποικιλίας κινήσεων, οι ταλαντώσεις ονομάζονται η διαδικασία κατά την οποία ένα υλικό σημείο, μερικές φορές λένε ένα σύστημα, επιστρέφει πάντα σε μια θέση ισορροπίας εάν αποκλίνει από αυτό πολλές φορές. Σε αυτήν την περίπτωση, η τιμή της μέγιστης απόκλισης από το σημείο ισορροπίας ονομάζεται πλάτος των ταλαντώσεων. Η καλύτερη συσκευή για την επίδειξη μηχανικών δονήσεων, φυσικά, είναι ένα καλό παλιό εκκρεμές - ένα φορτίο (μπάλα, δίσκος ή ράβδος) που αιωρείται από ένα νήμα. Διορθώστε το ακίνητο - και εδώ είναι μια κατάσταση ισορροπίας. Πάρτε το φορτίο στην άκρη και αφήστε το, τι βλέπετε; Αυτό είναι σωστό, θα ξεκινήσει το τσιμπούρι του: θα επιστρέψει στη θέση ισορροπίας, θα αποκλίνει προς την άλλη κατεύθυνση και μετά θα επιστρέψει στη θέση ισορροπίας ξανά. Εάν τίποτα δεν παρεμβαίνει στο εκκρεμές, τότε, ανήσυχος, θα παρεκκλίνει και πάλι στο πλάι ... και έτσι συνεχώς, μέχρι, λόγω της δύναμης τριβής, να σταματήσει.
Απλώς συνέβη ότι οποιοδήποτε αντικείμενο έχειμάζα, μέγεθος και άλλα διακριτικά χαρακτηριστικά, περιέχει απαραιτήτως ένα σύνολο χαρακτηριστικών που μπορούν να περιγράψουν μοναδικά ένα δεδομένο "υλικό σημείο", έτσι ώστε η συμπεριφορά της από την αλληλεπίδραση με το περιβάλλον να είναι προβλέψιμη, λογική και κατανοητή. Αυτά τα χαρακτηριστικά του εκκρεμούς είναι το πλάτος των ταλαντώσεων και η περίοδος. Άλλες συχνά χρησιμοποιούμενες παράμετροι είναι παράγωγα από τις αρχικές, είναι το οργανικό τους μέρος (φάση) ή το αποτέλεσμα πρόσθετων υπολογισμών (συχνότητα).
Το επόμενο βήμα στην εξερεύνηση ενός συναρπαστικού κόσμουταλαντώσεις - το απλούστερο πείραμα για τον προσδιορισμό των παραμέτρων του αντικειμένου μας - ένα εκκρεμές. Η συσκευή ενός εκκρεμούς δεν είναι πουθενά απλούστερη - ένα νήμα, μια μπάλα, ένα σημείο ανάρτησης. Πώς να βρείτε το εύρος των ταλαντώσεων ενός τέτοιου εκκρεμούς; Είναι τόσο απλό που μια τέτοια εμπειρία, όπως λένε, θα μπορούσε να γίνει στην κουζίνα. Όλα είναι εύκολα (εντός συγκεκριμένων ορίων). Αρχικό πρόβλημα: υπάρχει ένα εκκρεμές αναρτημένο από την οροφή - ένας μεταλλικός δίσκος σε ένα νήμα. Μας ενδιαφέρει το μέγεθος της απόκλισης του δίσκου από τη θέση ισορροπίας. Με το εκκρεμές σταθερό, επισημαίνουμε το σημείο ισορροπίας στον τοίχο ή σε μια οθόνη χαρτιού που είναι εγκατεστημένη στο πίσω μέρος. Ας σπρώξουμε τον δίσκο. Το εκκρεμές θα αρχίσει να ταλαντεύεται και η σκιά από το δίσκο θα "τραβήξει" μια τροχιά στην οθόνη. Μετακινώντας το ραβδί (μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα μολύβι) κατά μήκος της οθόνης, βρίσκουμε το τελευταίο σημείο όταν η σκιά, όταν ταλαντεύεται στο ακραίο σημείο, κλείνει το δείκτη μας και κάνουμε ένα σημάδι. Η απόσταση από το σημείο ισορροπίας έως το σημάδι είναι το πλάτος των ταλαντώσεων του εκκρεμούς. Δεν είναι δύσκολο; Και ποιος θα είχε αμφιβάλλει.
Φυσικά, μπορείτε να «εκσυγχρονίσετε» το πείραμαηλεκτρονικά κουδούνια και σφυρίχτρες με φωτοαισθητήρες ή χρησιμοποιήστε μετρητές απόστασης λέιζερ, μετρήστε τους με ακρίβεια κάποιου δελεαστικού δεκαδικού ψηφίου, αλλά τίποτα δεν μπορεί να αλλάξει την ουσία του - τη μέτρηση της μεγαλύτερης απόκλισης του εκκρεμούς από τη θέση ισορροπίας, δηλ. μετράται το πλάτος. Στο πείραμά μας, είναι εύκολο να βρεθεί ένα «μυστικό» του εκκρεμούς - το πλάτος ταλάντευσης εξαρτάται μόνο από τις αρχικές συνθήκες, δηλαδή στην πραγματικότητα, από τη δύναμη του πρώτου σοκ, που αναστατώνει την κατάσταση ισορροπίας, ή την αρχική ενέργεια που προσδίδεται στο ταλαντωτικό σύστημα, όταν το εκκρεμές εκτρέπεται σε μια ορισμένη γωνία από τη θέση ισορροπίας.
