آزمایش آونگ ساده
آزمایش آونگ ساده
اهداف آزمایش :
1_ تحقيق قوانين حرکت آونگ ساده
2_ محاسبه شتاب گرانش زمين
وسایل آزمایش :
میله با ارتفاع 150cm _ گیره آلومینیومی _ میله شیار دار _ حسگر نوری _ نقاله _ نخ _ آونگ های مختلف _ زمان سنج
آونگ :
آوَنگ یا پاندول عبارت است از یک گلولهٔ کوچک به جرم m، که به انتهای نخی به جرم ناچیز آویزان است و سر دیگر نخ به یک تکیه گاه متصل است بطوریکه گلوله می تواند به راحتی به اطراف تاب بخورد. اگر گلوله را از حالت قائم اندکی منحرف کنیم بطوریکه دامنه نوسان آونگ کوچک باشد، جسم بر روی قوسی از یک دایره، به راست و چپ حرکت میکند. حرکت آونگ با یک حرکت دایروی در یک صفحه قائم حول محوری که از نقطه آویز آونگ گذشته و بر صفحه مزبور عمود است، هم ارز میباشد.
مقدار انحراف ماکزیمم از موضع تعادل آونگ دامنه نوسان نامیده میشود. دامنه ارتباط مستقیمی با میزان زاویه انحراف اولیه که آونگ را به حرکت در می آورد، دارد.
نکته : زمان تناوب نوسان گر به جرم جسم بستگی ندارد.
تاب خوردن آونگ بخاطر تأثیر نیروی گرانش بر روی نقطه میانی (پایینی) آن است.
گرانش :
گرانش یا جاذبه، پدیدهای است که در آن همهٔ اجسام جرممند یکدیگر را جذب میکنند. تأثیر گرانش بر این اجسام، یعنی تأثیر جذب یک جسم جرممند، جسم جرممند دیگر را، به صورت وزن رخ مینماید. از آشناترین نمودهای گرانش فروافتادن سیب از درخت است. پدیدهٔ گرانش معمولاً در مقیاسهای بزرگ یا خیلی بزرگ هنگامی که جرمِ دستکم یکی از اجسام درگیر خیلی زیاد است رخ مینماید. بنابراین نمودهای گرانش در حرکت اجسام آسمانی و مسیر سیارهها به گرد خورشید دیده میشود.
بهطور کلاسیک، گرانش یکی از چهارنیروی اصلی طبیعت (سه نیروی دیگر: الکترومغناطیس، نیروی هستهای ضعیف و نیروی هستهای قوی) شمرده میشود. از میان این نیروها، گرانش از همه ضعیفتر است از این رو در فرایندهای ریز-مقیاس که نیروهای دیگر حضور فعال دارند، اثر گرانش کاملاً قابل چشمپوشیاست. در فیزیک معاصر نظریه نسبیت عام برای توضیح این پدیده بکار میرود، اما توضیح کمتر دقیق ولی سادهتر آن در قانون جهانی گرانش نیوتون یافت میشود. در اکثر فعالیتهای روزمره، از جمله فرستادن موشک به فضا قانون جاذبه عمومی نیوتن کاملاً کارآمد است. هرجرم ذرهای جرم ذرهای دیگر را درراستای تقاطع آنها با نیرویی جذب میکنداین نیرو با حاصلضرب جرمها متناسب است وبامربع فاصله آنها رابطه عکس دارد. این قانون از قوانین بنیادی فیزیک است.
برای اندازهگیری شتاب ثقل از ابزاری به نام گرانشسنج استفاده میشود.
دوره تناوب :
دورهٔ تناوب به فاصلهٔ زمانی بین دو قلّهٔ متوالی موج (یا بین هر دو نقطهٔ متناظر موج در دو تناوب متوالی) گفته میشود. دورهٔ تناوب برابر با عکس بسامد است .
قانون دوم ترمودینامیک :
قانون اول ترمودینامیک تنها بیانی از تئوری کار و انرژی یا قانون بقای انرژی است. یک آونگ ساده یا یک آونگ ایدهآل برای همیشه به نوسان ادامه میدهد. فیلمی از یک آونگ که به جلو و عقب نوسان میکند را در نظر بگیرید. اگر ما فیلم را برعکس نشان بدهیم، نخواهیم توانست آن را از حالت عادی تشخیص بدهیم.
اما برداری (نشانگری) برای زمان وجود دارد. دامنهٔ نوسان آونگ به تدریج کوجکتر میشود. اگر توپی را از ارتفاع خاصی رها کنید، در هر بار برخورد توپ با زمین، کمتر از دفعهٔ قبل بالا خواهد آمد. فیلمی از این توپ در دنیای واقعی، هنگام پخش برعکس، متفاوت دیده خواهدشد. قطعات یخ در داخل فنجان چای ذوب میشوند در حالی که چای سردتر میشود.
هیچ تناقضی با قانون اول ترمودینامیک نخواهد داشت اگر ما ببینیم که در داخل یک فنجان چای قطعات یخ تشکیل شده و چای گرمتر شود. این با قانون بقای انرژی سازگار است اما «ما هیچگاه چنین چیزی را نمیبینیم». قانون دوم ترمودینامیک توضیح میدهد که چرا چنین چیزی اتفاق نمیافتد.