Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

8 frågor/svar hittade

Kraft-Rörelse [20379]

Fråga:
Moraklockor”. Det händer ofta att de inte håller tiden helt korrekt. Ett fint gammalt pendelur drar sig. Ge ett förslag på hur du kan få pendeluret att gå lite fortare. Exempel på frågeställning. Vad påverkar pendelns periodtid? Eller, hur får jag pendeln att gå fortare?
/Rebecka C, Kompetens, Hässelby

Svar:
Perioden för en plan pendel ges av (se fråga 14065 )

T = 2*p*sqrt[l/g]

Vi ser att svängningstiden ökar med ökande pendellängd.

Pendelklockor har en anordning (normalt en skruv) med vilken man kan göra en finjustering av pendellängden och därmed få dem att hålla tiden. Nedanstående video visar hur det går till.

Förlängning av pendeln ger alltså långsammare gång.

Se vidare Pendel där det bland annat beskrivs hur man kompenserar för pendelns temperaturutvidgning.
/Peter E

Nyckelord: pendel, plan [8];

*

Kraft-Rörelse [19695]

Fråga:
Varför är det svårare att balansera en kort pinne på fingret än en lång?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej!

jag har några frågor om balans. Varför är det svårare att balansera en kort pinne på fingret än en lång? Är förklaringen densamma som för varför det är lättare att balansera en pinne med en tyngd i toppen än en utan, alltså att tröghetsmomentet ökar? Eller har det även med själva längden på pinnen att göra?

Jag undrar även varför man balanserar lättare på en lina om man håller i en lång stång. Hur kan detta göra att man "sänker" sin tyngpunkt? Hälsningar Anna
/Anna J

Svar:
Hej Anna! Det är lättare att balansera en lång pinne än en kort eftersom en lång pinne "faller" långsammare än en kort eftersom tröghetsmomentet är större för en lång pinne. Med en kort pinne hinner man helt enkelt inte med att reagera och att korrigera läget så att pinnen inte faller. Detta är analogt med det faktum att en lång pendel svänger långsammare än en kort, se fråga 14065 .

Den effektiva längden på en pinne bestäms av tyngdpunktens (masscentrums) läge. En pinne med en tyngd i toppen har en större effektiv längd än en pinne utan tyngd vilket gör den lättare att balansera.

Här är en demonstration av effekten. Detaljerad förklaring finns i länk 1. Var försiktig om du vill utföra försöket så du inte förstör golvet (eller dina tår) om du misslyckas med balansakten!

Stången som en lindansare använder ger samma effekt som en längre pinne ovan: den ökar tröghetsmomentet för systemet och därmed tidskonstanten. Stången kan dessutom användas för att korrigera avvikelser hos masscentrum från lodlinjen genom linan, se Tightrope_walking#Biomechanics .
/Peter E

Nyckelord: pendel, plan [8]; tröghetsmoment [8];

1 http://scienceblogs.com/dotphysics/2009/05/12/balancing-sticks-choose-a-longer-stick/

*

Kraft-Rörelse [19263]

Fråga:
Går det att "gunga tvilling" med en tom gunga när man sitter i sin egen gunga?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej Jag är mellanstadielärare och har gett mina elever en uppgift som jag inser att jag inte själv kan svara på:

"Går det att "gunga tvilling" med en tom gunga när man sitter i sin egen gunga? Går det när man står?"

Barnen fick i uppdrag att gå iväg och testa på någon lämplig lekplats och de kom tillbaka med olika erfarenheter. Att det gick bra när man satt ner var alla överens om men när det gällde att stå upp så skiljde sig svaren. Vissa tyckte att det också gick bra medan andra sa att det inte gick.

Mina frågor är nu: 1 Vad är "rätt" svar? 2 Hur förklarar man det rätta svaret? 3 (Kanske samma fråga som nr 2, jag är osäker) Vad är poängen med själva uppgiften. (Jag hittade den på nätet.)

m v h

Tore Petterson Hammarlundens skola Hammarö
/Tore P, Hammarlunden F-6, Hammarö

Svar:
Hej Tore! Hoppsan! Men det viktiga är inte att proppa i eleverna fakta utan att visa hur man tar reda på hur det är.

Jag kände inte till "gunga tvilling", men som så ofta finns informationen på nätet, länk 1. Det är tydligen helt enkelt att två gungor pendlar i takt. Frågan är om detta fungerar under olika förutsättningar.

Fysikaliskt är en gunga en plan pendel, se fråga 15927 . Se fråga 14065 för härledning av perioden.

Perioden beror alltså bara på g (som förhoppningsvis är konstant 9.81 m/s2) och pendelns längd L. Perioden beror alltså inte på massan. För en gunga som inte är helt en ideal (matematisk) pendel får man approximera pendellängden med avståndet från upphängningspunkten till masscentrum (tyngdpunkten), se fråga 13477 .

Så vad säger teorin om dina frågor?

För en tom gunga bör det fungera någotsånär. Masscentrum för den tomma gungan bör vara nära mitten av plankan (eller däcket) man sitter på. Masscentrum med en person ligger lite högre, men inte så att perioden påverkas mycket.

Om personen står upp hamnar masscentrum betydligt högre, dvs L blir mindre och därmed perioden mindre.

Genom att vara aktiv på gungan kan man korrigera små skillnader i period. Så svaret för tom gunga är ja, men om man står upp nja. Det beror helt enkelt hur bra man kan kompensera för gungornas egenfrekvens (enligt formeln: den naturliga perioden, dvs om man sitter still).

Poängen med uppgiften? Tja, en tillämpning av plan pendel och ett tillfälle att träna mätningar. Och framför att diskutera varför resultatet inte alltid blir vad man väntar sig.
/Peter E

Nyckelord: pendel, plan [8]; gunga [4];

1 http://www2.fysik.org/experiment_och_annat/lekplatsfysik/gunga/gunga_pendel/

*

Kraft-Rörelse [17341]

Fråga:
Varför är det svårare att ta fart om man sitter på en gunga, än när man står? Gärna ett enkelt sätt så jag kan förklara för mina elever
/Hanna F, Bjurbäcksskolan, Emmaboda

Svar:
Hej Hanna! Du sätter fart på gungan genom att ändra din tyngdpunkt. I och med att du ändrar tyngdpunkten skapas en kraft på gungan i motsatt riktning. Denna fortplantas via upphängningen och sittbrädan och får gungan att svänga mer. Det är naturligtvis viktigt att dina rörelser är i fas med gungans egna frekvens, se 17313 .

Anledningen till att det går bättre att sätta fart på gungan när man står upp är att man kan flytta tyngdpunkten mer: om man sitter är man mer låst och kan bara sparka med benen.

Se även fråga 4705 .
/Peter E

Nyckelord: pendel, plan [8]; gunga [4];

*

Kraft-Rörelse [15927]

Fråga:
Hej. Jag sitter just nu med en uppgift där jag ska förklara eventuella likheter eller olikheter mellan olika svängningstider. Det rör sig i samtliga fall om pendelrörelse och de tre exempel som jag ska jämföra en fritt
1 En fritt pendlande gunga
2 Samma gunga med en person sittandes på gungan
3 Samma gunga med samma person ståendes på gungan.

Vad jag undrar är alltså om någon kan förklara hur perioden, frekvensen etc förändras i de olika fallen.
/Pelle H, ÖSTERSUND

Svar:
För en ideal (matematisk) pendel ges perioden T av

T = 2*p*Sqrt[L/g] (1)

där L är trådens längd och g tyngdaccelerationen (se fråga 14065 ). Perioden beror alltså endast av trådens längd.

En verklig pendel (som din gunga) kan approximeras med en matematisk pendel med en längd motsvarande avståndet från upphängningspunkten till gungans tyngdpunkt. För fall 1 och 2 bör tyngpunkten ligga i stort sett på samma ställe (vi förutsätter att vi har en liten, kompakt person). För fall 3 bör tyngdpunkten förskjutas mot upphängningspunkten, så L blir mindre. T blir då också mindre, varför frekvensen 1/T ökar.

Experiment

Man kan bestämma svängningstiden T genom att med ett stoppur mäta tiden för t.ex. 10 svängningar och dividera resultatet med 10. Detta för att få lite mindre osäkerhet i värdet.

Mät svängningstiden för den tomma gungan, gungan med en sittande person och gungan med en stående person. Uppskatta även avståndet L mellan tyngdpunkten och upphängningspunkten för alla tre fallen. I fallet tom gunga bör L vara upphängningskedjans längd.

Räkna därefter ut den teoretiskt förväntade perioden (formel (1) ovan) för de tre fallen och jämför med de uppmätta. Sätt g=10 m/s2, L i meter, så får du T i sekunder. Med tanke på att man behöver göra ganska grova uppskattningar på avståndet L skall man inte förvänta sig att överensstämmelsen är exakt. Se även Pendulum .

Här är några värden på T för olika värden på L enligt formel (1):


L(m)       T(s)
1.0        2.0
2.0        2.8
3.0        3.5
4.0        4.0

/Peter E

Nyckelord: pendel, plan [8]; gunga [4];

*

Kraft-Rörelse [14065]

Fråga:
Plan pendel
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Har i och med en laboration kommit i kontakt med huygens formel för plan pendel

T = 2*p*sqrt[l/g]

Min fråga är hur man kommer fram till denna formel? Är det just 2p därför att man använder 2p*r för att beräkna en cirkels omkrets? Varför är det roten ur l/g?

Jag har letat länge efter en förståelig härledning till denna formel.
/Erik F, Rudbecksskolan, Örebro

Svar:
Till skillnad från den koniska pendeln (se fråga 13934 ) är hastigheten för den plana pendeln inte konstant utan varierar harmoniskt (sinusfunktion). Detta betyder att man måste lösa en andra ordningens differentialekvation och dessutom approximera sin(vinkel) med vinkeln i radianer. Härledningen finns under länk 1. 2p kommer från förvandling av vinkelfrekvens till period, så det har att göra med cirkelns omkrets eller snarare att ett helt varv 360o är 2p radianer.

Så tyvärr finns det för detta fallet ingen enkel härledning, men låt oss ändå titta lite på härledningen i länk 1 (bilden nedan).

Massan m förekommer både i återställande kraften och i uttrycket för accelerationen. Det betyder att vi kan förkorta bort m. Pendelrörelsen är alltså oberoende av massan (liksom fallrörelsen) men den beror av tyngdaccelerationen g.

L kommer in genom sambandet mellan vinkel och läge

x = qL

Lösningen längst ner i figuren är alltså vad man kallar en harmonisk svängningsrörelse. Om perioden är T får vi

(en period hos sinusfunktionen) = 2p = sqrt(g/L)*T

dvs

T = 2p*sqrt[L/g]

I länk 2 finns en kalkylator som gör beräkningar lättare.



/Peter E

Nyckelord: pendel, plan [8];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pend.html#c3
2 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pend.html

*

Kraft-Rörelse [13063]

Fråga:
Om man skjuter en kula med en kanon exakt rakt ut från jordens yta vid ekvatorn, kommer då kulan tillbaka till utgångspunkten igen? Naturligtvis bortser vi från atmosfären.

Hur kan det komma sig att Foucaults pendel i det ögonblick den släpps bryter sig loss från den rörelseenergi den har fått genom jordrotationen och börjar svänga fritt i linje med sin upphängning och gravitationen?
/Magnus K, Fjärås

Svar:
Ja, om man skjuter ut kulan med exakt rätt hastighet, c:a 8 m/s. Observera att man här måste kompensera för hastigheten kanonen har pga jordens rotation (c:a 0.5 km/s). Skjuter man alltså i väst-östlig rikning så har man hjälp av jordens rotation. Det är bl.a. därför man skickar upp de flesta satelliter i denna riktningen.

Det är inte helt lätt att förstå exakt varför Foucaults pendel uppför sig som den gör. Om man föreställer sig pendeln vid nordpolen är det emellertid lätt: Pendeln svänger hela tiden i ett konstant plan och jorden roterar på 24 timmar. Se About Foucault Pendulums för en mycket bra och trevlig sajt om Foucaults pendel. Se även dokumentationen om en Foucaults pendel vid Carlsund utbildningscentrum i Motala under länk 1 och Foucault_pendulum . Se även artikeln "How do we know that the Earth spins around its axis?", länk 2.
/Peter E

Nyckelord: pendel, plan [8];

1 http://www.foucaultpendel.se/
2 http://iopscience.iop.org/0031-9120/43/2/004?fromSearchPage=true

*

Kraft-Rörelse [7308]

Fråga:
hej jag skulle vara glad om du skulle kunna svara på vilken känd fysiker det var som var först med att studera den plana pendeln...=) tack /tessa
/therese b, ebersteinska, norrköping

Svar:
De som var först med noggranna studier av den plana pendeln var italienaren Galileo Galilei (1564 - 1642) och holländaren Christiaan Huygens (1629 - 1695).
/KS

Nyckelord: pendel, plan [8];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.