Tlumené kmity na vlastní nebezpečí
Pokus číslo: 4307
Cíl pokusu
Experiment ukazuje tlumení kmitů fyzického kyvadla.
Teorie
Každé reálné mechanické kmitání je alespoň částečně tlumené, protože na kmitající těleso vždy působí tzv. disipativní síly, například tření nebo odpor prostředí. Tyto síly způsobují přeměnu mechanické energie kmitajícího tělesa na jiné formy energie, typicky na vnitřní energii kmitajícího tělesa či jeho okolí.
Důsledkem tlumení je postupné zmenšování maximální výchylky (amplitudy) kmitů. Tento jev budeme sledovat v následujícím experimentu s fyzickým kyvadlem. Kyvadlo nejprve vychýlíme z rovnovážné polohy, čímž mu udělíme počáteční potenciální energii, a poté budeme pozorovat, jak se amplituda jeho kmitů postupně zmenšuje.
Varování!
Tento experiment se v žádném případě nepokoušejte zopakovat, ani ve škole ani kdekoliv jinde!Popis vzorového experimentu
Podstatou pokusu je usazení dobrovolníka mezi dvě volně zavěšené sekery (kyvadla), které se mohou kývat ostřími proti sobě. Sekery přidržíme těsně u hlavy dobrovolníka, pustíme je a pozorujeme jejich kmitání.
Cíleně dále neuvádíme žádné detaily k přípravě ani provedení experimentu, abychom nevybízeli k jeho zopakování. Zmiňme jen, že v okamžiku, kdy sekery pouštíme, je zásadní, abychom je žádným způsobem nepostrčili a nedodali jim tak energii „navíc“.
Vzorový výsledek
Vlivem tlumení se maximmální výchylka (amplituda) kmitů postupně snižuje a sekery tak sedící osobu neohrozí.
Metodická poznámka
Pokud chcete experiment bezpečně provést ve škole, nahraďte sekery libovolným „neškodným“ kyvadlem (např. tenisovým míčkem na provázku).
Komentář
Podobný experiment předvádí ve videu níže americký fyzik Walter Lewin z MIT. Namísto seker je použita kovová koule o hmotnosti přibližně 15 kg.
