Převod pohybu po kružnici na kmitavý pohyb

Pokus číslo: 2056

  • Cíl pokusu

    Žák popíše vztah mezi pohybem po kružnici a harmonickým kmitavým pohybem.

  • Teorie

    Pohybu harmonického oscilátoru odpovídá průmět pohybu rovnoměrného po kružnici do svislé roviny (Obr. 1).

    Obr. 1:	 Souvislost pohybu po kružnici a kmitů. Harmonické kmity odpovídají průmětu rovnoměrného pohybu po kružnici do roviny (Zdroj: Lepil, Oldřich. Fyzika pro gymnázia.)

    Náš experiment hravou formou ukazuje, že lze snadno převést pohyb po kružnici (větrák) na kmitavý pohyb (reproduktor) a dává tak tyto dva pohyby do úzké souvislosti.

  • Pomůcky

    Větrák k PC, reproduktor, vhodné spojovací vodiče.

  • Postup

    Větrák připojíme na vstup reproduktoru. Lze využít pouze jeden reproduktor, tudíž je potřeba předem zjistit, která část konektoru (jack) je reproduktor a která je uzemněna (Obr. 2).

    Obr. 2:	Zapojení reproduktoru k větráku.

    Začneme s nízkou hlasitostí reproduktoru a postupně ji zvyšujeme, aby nedošlo k jeho poškození příliš vysokým elektrickým proudem. Připojení na jack je možné pomocí krokodýlků nebo jako na obrázku, pomocí kolíčku na prádlo.

    Větrák rozpohybujeme fouknutím. Je vhodné nechat celou demonstraci na žácích. Vzniká zvuk připomínající rozjíždějící se motorku, což u žáků během demonstrace vyvolalo velké nadšení.

    Tuto úlohu lze použít také pro demonstraci výroby elektrické energie.

  • Vzorový výsledek

  • Technické poznámky

    Cílem je upevnění souvislostí mezi pohybem po kružnici a kmitavým pohybem, a také motivace studentů. Samotný průběh kmitání nemusí být harmonický, protože celý kmit reproduktoru neodpovídá celé otáčce rotoru větráku. Ve vzorovém pokusu větrák obsahoval 4 cívky okolo rotujícího magnetu. Ke kmitu dojde při přiblížení a oddálení magnetu ke každé z nich. Zvuková analýza ukázala, že pro splnění cíle není vhodný bližší rozbor průběhu kmitu.

Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s pomůckami, které se na školách obvykle vyskytují
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: do 3 minut
Pokus je zachycen na videu
Původní zdroj: Lepil, Oldřich. Fyzika pro gymnázia. Mechanické kmitání a vlnění. 4.
vyd. Praha : Prometheus, 2009. str. 129. ISBN 978-80-7196-387-5.
×Původní zdroj: Lepil, Oldřich. Fyzika pro gymnázia. Mechanické kmitání a vlnění. 4. vyd. Praha : Prometheus, 2009. str. 129. ISBN 978-80-7196-387-5.