3 spôsoby použitia kyvadla

Kyvadlo pozostáva zo závažia zaveseného na tyči alebo strunke, ktoré sa kýve tam a späť. Kyvadlá sa nachádzajú v časomeračských zariadeniach, ako sú metronómy, dedkove hodiny, seizmometre a kývajúce sa kadidelnice, a môžu sa používať na ilustráciu zložitých fyzikálnych problémov.

Metóda 1 z 3:Pochopenie základných kyvadiel


Vedzte, že kyvadlo je závažie voľne visiace na konci šnúrky. Skôr ako začnete kyvadlo používať, musíte vedieť, čo je to kyvadlo a ako funguje. Našťastie kyvadlo nie je nič iné ako visiace závažie, ktoré sa môže kývať tam a späť. Povrázok je pripevnený k pevnému bodu, takže sa pohybuje len závažie a povrázok. [1]

  • Držte koniec prívesku na retiazke alebo jojo medzi prstami a pohybujte „závažím“ v spodnej časti. Vyrobili ste svoje prvé kyvadlo!
  • Bežným príkladom kyvadla je veľké kývajúce sa závažie v dedkových hodinách.


Ak chcete použiť kyvadlo, potiahnite závažie späť a pustite ho. Dbajte na to, aby ste udržali naučený povrázok a uvoľnili závažie bez toho, aby ste ho tlačili. Závažie sa bude kývať tam a späť a vráti sa približne do rovnakej výšky, z akej ste ho pustili.

  • Kyvadlo sa bude kývať večne, ak sa nestane nič, čo by ho spomalilo alebo zmenilo jeho smer. [2]
  • V skutočnosti vonkajšie sily, ako je trenie a odpor vzduchu, kyvadlo spomalia.


Pre lepšie pochopenie si zostrojte jednoduché kyvadlo s pomocou struny, batérie a meradla. Ak sa učíte prostredníctvom praktických činností alebo chcete deti naučiť, ako funguje kyvadlo, môžete si rýchlo zostrojiť kyvadlo, s ktorým môžete experimentovať:

  • Priviažte jeden koniec povrázku k stredu meradla alebo anketového lístka.
  • Priviažte opačný koniec k batérii alebo inému malému závažiu.
  • Vyvážte meradlo na operadlách dvoch rovnakých stoličiek tak, aby batéria voľne visela medzi nimi a mohla sa hojdať bez toho, aby do niečoho narazila.
  • Zdvihnite batériu, držte napnutý povrázok a uvoľnite ju tak, aby sa hojdala sem a tam.


Rozpoznajte vedecký slovník pre kyvadlo. Podobne ako väčšinu vedeckých činností je možné pochopiť a používať kyvadlá len vtedy, ak poznáte slová, ktoré ich opisujú.

  • Amplitúda: Najvyšší bod, ktorý kyvadlo dosiahne.
  • Bob: Iný názov pre závažie na konci kyvadla.
  • Rovnováha: Stredový bod kyvadla; miesto, kde závažie spočíva, keď sa nepohybuje.
  • Frekvencia: Počet kmitov kyvadla tam a späť za určitý čas.
  • Bodka: Čas, za ktorý sa pohybujúce kyvadlo vráti na rovnaké miesto.

Metóda 2 z 3:Používanie kyvadiel na vyučovanie základov fyziky


Vedzte, že kyvadlové experimenty sú skvelým spôsobom výučby vedeckej metódy. Vedecká metóda je základom vedeckého výskumu už od starovekého Grécka a s kyvadlami sa dá ľahko manipulovať a vidieť okamžité výsledky. Pri vykonávaní niektorého z nasledujúcich experimentov venujte čas formulácii hypotézy, hovorte o tom, ktorú premennú testujete, a porovnávajte výsledky.

  • Experiment vykonajte vždy 5 až 6-krát, aby ste sa uistili, že vaše výsledky sú konzistentné.
  • Nezabudnite skúšať vždy len jeden experiment – inak nebudete vedieť, čo zmenilo výkyv kyvadla.


Zmeňte závažie na konci struny, aby ste sa naučili niečo o gravitácii. Jedným z najjednoduchších spôsobov, ako sa dozvedieť o pôsobení gravitácie, je kyvadlo, ktorého výsledky vás možno prekvapia. Vidieť účinky gravitácie:

  • Potiahnite kyvadlo o 10 cm dozadu a uvoľnite ho.
  • Použite stopky na určenie času periódy kyvadla. Opakujte 5-10 krát.
  • Pridajte ku kyvadlu ťažšiu cievku a zopakujte experiment.
  • Perióda a frekvencia budú presne rovnaké! Gravitácia totiž pôsobí na všetky hmotnosti rovnako. Napríklad minca a tehla budú padať rovnakou rýchlosťou.


Zmeňte miesto, kde púšťate závažie, aby ste sa naučili o amplitúde. Keď povytiahnete strunu vyššie, zvýšili ste amplitúdu alebo najvyšší bod kyvadla. Ale mení sa tým rýchlosť, akou sa kyvadlo vracia k vašej ruke? Zopakujte vyššie uvedený experiment, ale tentoraz namiesto zmeny závažia potiahnite kyvadlo o 20 cm dozadu.

  • Ak ste všetko urobili správne, perióda kyvadla bude nie zmeniť.
  • Zmena amplitúdy nemení frekvenciu, čo sa bude hodiť na hodinách trigonometrie, vedy o zvuku a v mnohých ďalších oblastiach.


Zmena dĺžky reťazca. Zopakujte vyššie uvedený experiment, ale namiesto toho, aby ste menili, koľko závažia ste pridali alebo ako vysoko ste ho zhodili, použite oveľa kratší alebo dlhší reťazec.

  • Tentoraz si určite všimnete zmenu. V skutočnosti je zmena dĺžky struny jediná vec, ktorá zmení periódu a frekvenciu kyvadla.


Ponorte sa hlbšie do fyziky kyvadla a naučte sa niečo o zotrvačnosti, prenose energie a zrýchlení. Pre starších študentov alebo začínajúcich fyzikov sú kyvadlá skvelým spôsobom, ako sa naučiť vzťahy medzi zrýchlením, trením a trigonometriou [3]
. Vyhľadajte si „rovnice kyvadla“ alebo si vymyslite vlastné experimenty, aby ste ich našli. Niekoľko otázok na zváženie:

  • Ako rýchlo sa pohybuje bob v najnižšom bode? Ako zistíte rýchlosť boby v ľubovoľnom bode?
  • Koľko kinetickej energie má kyvadlo v ktoromkoľvek bode kyvadla? Na pomoc použite rovnicu: Kinetická energia = .5 x hmotnosť Boba x rýchlosť2
  • Ako môžete predpovedať periódu kyvadla na základe dĺžky struny?

Metóda 3 z 3:Používanie kyvadiel na meranie


Nastavte dĺžku struny na meranie času. Zatiaľ čo vzdialenejším ťahaním za strunu a zmenou závažia sa perióda nemení, predĺžením alebo skrátením struny sa mení. Takto sa vyrábajú staré hodiny – ak dokonale zmeníte dĺžku kyvadla, môžete dosiahnuť, že perióda alebo plný kmit bude trvať dve sekundy. Spočítajte počet periód a zistíte, koľko času uplynulo. [4]

  • Kyvadlové hodiny sú pripojené k ozubeným kolesám, takže vždy, keď sa kyvadlo rozkýve, posunie sa sekundová ručička hodín.
  • V dedkových hodinách závažie kývajúce sa jedným smerom vytvára „tik“ a kývajúce sa späť vytvára „tak“.“


Použite kyvadlo na meranie vibrácií v okolí vrátane zemetrasení. Seizmografy, prístroje na meranie intenzity a smeru zemetrasení, sú zložité kyvadlá, ktoré sa pohybujú len vtedy, keď sa pohybuje zemská kôra. Hoci kalibrácia kyvadla na meranie len tektonických dosiek je neuveriteľne komplikovaná, pomocou pera a papiera môžete takmer každé kyvadlo premeniť na základný seizmograf.

  • Prilepte pero alebo ceruzku na závažie na konci kyvadla.
  • Pod kyvadlo položte kus papiera tak, aby sa pero dotýkalo papiera a mohlo zanechať stopy.
  • Jemne zatraste kyvadlom, ale nie šnúrou. Čím silnejšie budete kyvadlom triasť, tým väčšie značky na papieri budete mať. To zodpovedá väčšiemu „zemetraseniu.“
  • Skutočné seizmografy majú rotujúci kus papiera, takže môžete vidieť silu zemetrasenia v čase.
  • Kyvadlá sa používali na meranie zemetrasení už v roku 132 n. l. v Číne. [5]

  • Použite špeciálne kyvadlo nazývané Foucaultovo kyvadlo, aby ste dokázali, že sa Zem otáča. Hoci ľudia vedeli, že sa Zem otáča okolo svojej osi, Foucaultovo kyvadlo bolo prvým viditeľným dôkazom tohto konceptu. Na jeho zopakovanie budete potrebovať veľké kyvadlo dlhé aspoň 16 stôp s hmotnosťou nad 25 kilogramov, aby ste minimalizovali vonkajšie premenné, ako je vietor alebo trenie. [6]

    • Uveďte kyvadlo do pohybu a pohybujte ním dostatočne dlho, aby sa mohlo hojdať.
    • Postupom času si všimnete, že kyvadlo sa kýve iným smerom, ako ste ho začali kývať.
    • Deje sa to preto, lebo kyvadlo sa pohybuje po priamke, zatiaľ čo zem pod ním sa otáča.
    • Na severnej pologuli sa kyvadlo posunie v smere hodinových ručičiek a na južnej pologuli sa posunie proti smeru hodinových ručičiek.
    • Hoci je to zložité, môžete použiť Foucaultovo kyvadlo na výpočet zemepisnej šírky pomocou trigonometrickej rovnice.
  • Odkazy