Entre os tópicos "eternos" do currículo escolar de físicaa seção "hesitação" é talvez a mais nostálgica - é sempre lembrada sobre ela com algum tipo de tristeza calorosa. Quase ninguém, lembrando desse assunto, não vê, antes de mais nada, tic-tac, tic-tac ... o pêndulo é o dispositivo "mais sério" da aula de física. É verdade que os pêndulos de laboratório não "ticam", mas com sua aparência medieval clássica eles sempre parecem balançar, seu tique-taque eterno, tique-taque ... "não pense nos segundos." E a tarefa desses dispositivos de aparência despretensiosa é mostrar claramente o que é vibração.
Conhecemos o mundo e vemos o quanto isso significaexiste uma ação tão simples e descomplicada ao nosso redor. A oscilação é o pêndulo de Foucault, relógio, eletricidade, rádio, TV, som do alto-falante, e seu celular favorito é um monte de sistemas oscilatórios. Bem, bem, vamos lembrar o que eles ensinaram na escola - a amplitude das flutuações, fórmulas, gráficos. Então, hesitação ... o que é?
Tudo o que nos rodeia são "pontos materiais"que, por algum motivo, não consegue ficar parado. Neste caos de uma variedade de movimentos, as oscilações são chamadas o processo em que um ponto material, às vezes eles dizem que um sistema, sempre retorna a uma posição de equilíbrio se se desviar dela várias vezes. Nesse caso, o valor do desvio máximo do ponto de equilíbrio é denominado amplitude das oscilações. O melhor dispositivo para demonstrar vibrações mecânicas, é claro, é um bom e velho pêndulo - uma carga (bola, disco ou haste) suspensa por um fio. Fixe-o imóvel - e aqui está um estado de equilíbrio. Leve a carga de lado e solte, o que você vê? Isso mesmo, ele começará seu tique-taque: ele retornará à posição de equilíbrio, desviará na outra direção, então retornará à posição de equilíbrio novamente. Se nada interferir com o pêndulo, então, inquieto, ele se desviará novamente para o lado ... e assim continuamente, até que, devido à força do atrito, ele ainda pare.
Acontece que qualquer objeto que tenhamassa, tamanho e outras características distintivas, necessariamente contém um conjunto de características que podem descrever exclusivamente um determinado "ponto material" de modo que seu comportamento de interação com o ambiente fosse previsível, lógico e compreensível. Essas características do pêndulo são a amplitude das oscilações e o período. Outros parâmetros frequentemente utilizados são derivados dos originais, sejam a sua parte orgânica (fase) ou o resultado de cálculos adicionais (frequência).
O próximo passo para explorar um mundo fascinanteoscilações - o experimento mais simples para determinar os parâmetros do nosso objeto - um pêndulo. O dispositivo de um pêndulo não é mais simples - um fio, uma bola, um ponto de suspensão. Como encontrar a amplitude das oscilações desse pêndulo? É tão fácil que tal experiência, como se costuma dizer, pudesse ser feita na cozinha. Tudo é fácil (dentro de certos limites). Problema inicial: há um pêndulo suspenso no teto - um disco de metal em um fio. Estamos interessados na magnitude do desvio do disco em relação à posição de equilíbrio. Com o pêndulo estacionário, marcamos o ponto de equilíbrio na parede, ou em uma tela de papel instalada atrás. Vamos empurrar o disco. O pêndulo começará a oscilar e a sombra do disco "desenhará" um caminho na tela. Movendo o stick (você pode usar um lápis) pela tela, encontramos o último ponto em que a sombra, ao oscilar no ponto extremo, fecha nosso ponteiro, e fazemos uma marca. A distância do ponto de equilíbrio à marca é a amplitude das oscilações do pêndulo. Não é difícil? E quem teria duvidado.
Claro, você pode "modernizar" o experimentosinos e apitos eletrônicos com fotossensores ou usando medidores de distância a laser, meça-os com uma precisão de alguma casa decimal tentadora, mas nada pode mudar sua essência - a medição do maior desvio do pêndulo da posição de equilíbrio, ou seja a amplitude é medida. Em nosso experimento, é fácil encontrar um "segredo" do pêndulo - sua amplitude de oscilação depende apenas das condições iniciais, ou seja, na verdade, da força do primeiro choque, que perturbou o estado de equilíbrio, ou da energia inicial transmitida ao sistema oscilatório quando o pêndulo é desviado em certo ângulo da posição de equilíbrio.
