Копилка творческих моментов

РАЗДЕЛ ФИЗИКА

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Колебаниями называются процессы, при которых движения или состояния системы регулярно повторяются во времени. Наиболее наглядно демонстрирует колебательный процесс качающийся маятник

Ма́ятник — система, подвешенная в поле тяжести и совершающая механические колебания. Колебания совершаются под действием силы тяжести, силы упругости и силы трения. Во время колебаний маятника происходят постоянные превращения энергии из одного вида в другой. Кинетическая энергия маятника превращается в потенциальную энергию (гравитационную, упругую) и обратно. Кроме того, постепенно происходит диссипация кинетической энергии в тепловую за счёт сил трения.

Перечень экспонатов

1. Волновой маятник

2. Вечный двигатель (маятник)Ньютона

3. Магнитный маятник

4. Математический маятник

5. Хаотический маятник

6. Маятник Максвелла (йо-йо)

Описание экспоната

Название

Описание экспоната (фото)

Принцип работы

Интересные факты, применение в жизни

Рекомендации Консультанту (как работать, техника безопасности)

Копилка творческих моментов

Название экспоната
Описание экспоната(фото)
Принцип работы
Интересные факты
Рекомендации консультанту
Копилка творческих моментов
Название экспоната	Волновой маятник
Описание экспоната (фото)
Принцип работы	Приведите в движение маятники, перевернув доску, расположенную ниже. Движение бегущих и стоячих волн демонстрирует несколько несвязанных между собой простых маятников, равномерно возрастающей длины. Каждый из них при колебаниях передает энергию последующему, и наблюдать за этой удивительной эстафетой может любой желающий. Длина подвесов подобрана так, что через некоторое время после синхронного запуска мы видим модель бегущей волны. Потом бегущая волна пропадает, и мы можем наблюдать стоячую волну. Обратите внимание, что процесс движения всей системы цикличен. И через некоторое время мы вновь увидим первоначальную картину.
Интересные факты
Рекомендации консультанту	При переворачивании доски, попросить посетителей отойти на пол шага назад. Это поможет избежать травм.
Копилка творческих моментов

Название экспоната	Вечный двигатель (маятник) Ньютона
Описание экспоната (фото)
Принцип работы	Отклоните несколько шаров и отпустите их. Что произойдет с шарами на противоположном конце? Попробуйте проделать то же самое с другим количеством шаров. Потянув крайний правый шарик, мы наблюдаем странную картину: средние шарики остаются неподвижны, и лишь крайний слева взмывает вверх и возвращает толчок той же силы снова правому. На самом деле, если присмотреться: средние шарики чуть заметно «вздрагивают», то есть они так же совершают действие, успевая передать импульс соседнему шарику и остановиться. Последний шарик, не имея перед собой «препятствия», свободно движется, поднимаясь на высоту, затем возвращается, и всё повторяется в обратном направлении. Гораздо интересней наблюдать за маятником, когда вы попробуете запустить два шарика. Согласно закону сохранения импульса, при отсутствии внешнего воздействия полный импульс остаётся неизменным. Поэтому, если отклонить два шара, то закон сохранения импульса не запрещает последнему шару приобрести двойную скорость. Однако это запрещает закон сохранения энергии. Энергия движущегося тела пропорциональна квадрату скорости. Таким образом, последний шар будет двигаться с энергией, вдвое большей первоначальной энергии системы. Это запрещено законом сохранения энергии, поэтому в движение придут два последних шара, а их скорости будут равны скоростям первых двух шаров. А попробуйте запустить два шарика с одной стороны и один с противоположной.
Интересные факты
Рекомендации консультанту	Во время демонстрации работы экспоната, проследить, чтобы посетители находились на некотором расстоянии от него. Это поможет избежать травм.
Копилка творческих моментов

Название экспоната	Магнитный маятник
Описание экспоната(фото)
Принцип работы	Всем известно что такое обычный маятник - грузик на спице или ниточке. На грузик действует одна лишь сила земного притяжения и характер, и траекторию его колебания мы так же себе прекрасно представляем. Выражаясь точнее, маятник совершает гармонические колебания в одной плоскости в однородном гравитационном поле. А что будет, если добавить к гравитационному воздействию земли что нибудь еще? Мы остановились на магнитном поле. Для этого в грузик мы поместили магнит. А внизу на основании расставили шашечки с такими же магнитами. Известно, что два магнита либо притягиваются либо отталкиваются, в зависимости от того какими (разными или одинаковами) полюсами мы их направляем друг к другу. В нашем случае магниты в шашечках расположены одинаковыми полюсами друг к другу, поэтому маятник от шашечек отталкивается. Итак, теперь мы можем наблюдать колебания маятника в неоднородных смешаных полях. В основе принципа действия - магниты внутри маятника и шашечек. Магниты развернуты так, что маятник от шашечек отталкивается и это вносит изменения в обычные колебания. Поэтому колебания этого маятника близки к хаотичным (не прогнозируемым)
Интересные факты
Рекомендации консультанту
Копилка творческих моментов

 

 

 

Название экспоната	Математический маятник
Описание экспоната (фото)
Принцип работы	Математический маятник - груз, подвешенный на нити. Данный маятник является примером обычного математического маятника. Движение такого маятника довольно легко описать математически. При малых углах отклонения такой маятник совершает гармонические колебания относительно положения равновесия. Положение равновесия называется аттрактором.
Интересные факты
Рекомендации консультанту
Копилка творческих моментов

Название экспоната	Маятник Максвелла
Описание экспоната (фото)	Маятник Максвелла представляет собой массивный диск, ось которого подвешена на двух накрученных на нее лентах. При наматывании лент на маятник, маятник поднимается вверх. Если маятник отпустить, то он будет совершать возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости при одновременном вращении диска маятника вокруг горизонтальной оси.
Принцип работы	Намотайте ленты, на которых держится колесо, на ось. Отпустите колесо. Ленты будут то разматываться, то обратно наматываться на ось. Колесо при этом будет то опускаться, то подниматься. Наматывая ленты на ось колеса (тем самым поднимая маятник), мы запасаем систему потенциальной энергией. Под действием силы тяжести оно опускается вниз. В процессе движения вниз потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается. Если бы не было вращения, то был бы случай свободного падения тела. При этом колесо достаточно быстро опустилось бы. В нашем же случае колесо еще и вращается. То есть потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию вращения колеса и кинетическую энергию поступательного движения. При этом время опускания существенно увеличится. В нижней точке, когда нить размотана, частота вращения максимальна. Нить снова начинает накручиваться на ось, происходит обратное преобразование энергии из кинетической в потенциальную. После чего все повторяется. Стоит отметить, что из-за наличия трения энергия системы уменьшается. Это рано или поздно приведет к остановке колеса в нижнем положении.
Интересные факты
Рекомендации консультанту	Во время работы экспоната, попросить посетителей держаться на некотором расстоянии, чтобы избежать травмы. Озвучить технику безопасности использования данного экспоната на время самостоятельного изучения.
Копилка творческих моментов

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: