Таємниці маятника

Пізнавальне дослідження для дітей і дорослих

Далеко не все можна зрозуміло пояснити дітям, але щоб зацікавити їх, збудити у кожній дитині дослідника і винахідника достатньо показати цікавий нескладний, але красивий дослід і тоді малята самі почнуть творити дива.

Маятник — так просто! Звичайно, адже найпростіший маятник — це будь-який предмет (кулька, гайка, гвіздочок тощо) на мотузочці. Так, маятник зробити дуже просто. Але навіть така проста система може мати властивості, які здаються дивовижними і надзвичайними. Наприклад, ось такі

Поекспериментуймо з дошколяриками та молодшими школярами! Звичайно, ми не зможемо розповісти малюкам про період і амплітуду коливань маятника, які сили і як саме діють під час коливань, що впливає на швидкість його руху, чому він все-таки зупиняється тощо, але провести досліди, які здивують та зацікавлять дітей, стануть поштовхом до поглибленого вивчення природничих наук, допоможуть виявити певні закономірності, а також власноруч сконструювати цікаву систему МОЖЕМО і ПОТРІБНО робити. Вперед!

  

Вивчаємо рухи маятника. Порівнюємо маятники

1. Зробіть два маятника так, щоб мотузочки були різної довжини, а вантаж на них — однаковий. Чи однаково вони рухаються? Чим відрізняється їх рух? Який маятник рухається швидше? Як зробити маятник, який рухається ще повільніше? ще швидше?

2. Зробіть два маятника так, щоб мотузочки були однакової довжини, а вантаж на них різної маси (тільки потрібно дібрати вантаж так, щоб діти могли одразу побачити різницю). Чим відрізняються коливання цих маятників? Який з них зупиниться швидше? Що цікавого ви помітили?

3. Спробуйте примусити маятник коливатися, відводячи вантаж на різну відстань. Коли маятник рухається довше? Що цікавого ви побачили? А якщо пі час руху маятника збоку дме вітер? Чи може вітер примусити маятник зупинитися? Чи може вітер допомогти маятнику коливатися? Як саме?

4. Спробуйте різними способами штовхнути маятник: примусити його коливатися з одного боку в інший, закрутити по колу тощо. Що змінюється під час руху маятника? Як зупиняється маятник у кожному випадку? Який рух маятника вам сподобався найбільше?

5. Щільність рідин. Зробіть два однакових маятника. Розташуйте один маятник так, щоб вантаж був занурений у воду, другий маятник коливатиметься як завжди у повітрі. Який маятник зупиниться швидше? Чому? Поекспериментуйте з глибиною занурення вантажу маятника у воду. Чим відрізняють коливання маятника? Коли маятник, вантаж якого занурений у воду, зупиняється скоріше?

Пригадайте, як ви бігали у воді. Де ви можете бігати швидше — у воді чи, як зазвичай, по землі? Коли втомлюєтеся швидше? Чим ваші рухи у воді схожі на рухи маятника? Чи можна сказати, що маятник у воді втомлюється швидше?

Цей дослід з маятниками може допомогти дати дітям уявлення про щільність рідин — спробуйте занурити один маятник у воду, іншій — в олію, солону воду тощо. Який маятник зупиниться швидше? Чому? Як буде рухатися маятник, вантаж якого торкається піску?

6. Танок маятників. Створимо ланцюжок маятників на зразок ланцюжка, який ми бачили у відео на початку цієї статті. Поекспериментуємо з довжинами мотузочок та послідовністю маятників — можна підвісити маятники через один (довга мотузочка коротка, довга коротка і т. д.), через два … , підвішувати маятники з різною довжиною мотузочок у різному порядку тощо. Який ланцюжок у нас вийшов? Що цікавого ви помітили?

7. Давайте примусимо маятники взаємодіяти — штовхнемо вантажі так, щоб вони зіштовхувалися у повітрі. Розкажіть, як рухаються маятники? Чи змінюється напрям їх руху? Як саме?

8. Підвісимо кілька однакових маятників до палички. Чи будуть рухатися інші маятники, якщо почне рухатися один з них? Іншими словами ми перевіряємо, чи знають інші маятники, що один з них почав коливатися.

А тепер підвісимо маятники не до палички, а до мотузочки. Примусимо один з маятників рухатися. Що відбувається тепер? Чи почнуть рухатися інші? Коли вони почнуть рухатися? Поекспериментуйте з відстанями між маятниками, примушуйте коливатися маятники по боках, посередині… А якщо почнуть рухатися одразу два маятники по боках?

Цікавинки про маятник

Маятник Фуко може продемонструвати добове обертання Землі. Вперше публічна демонстрація такого маятника здійснена французьким фізиком і астрономом Жаном Фуко в 1851 році в паризькому Пантеоні: під куполом Пантеону він підвісив металеву кулю масою 28 кг із закріпленим на ньому вістрям на сталевому дроті довжиною 67 м. Кріплення маятника давало йому змогу вільно коливатися у всіх напрямах, під точкою кріплення на підлозі було зроблено кругове огородження діаметром 6 м, по краю огорожі була насипана піщана доріжка таким чином, щоб маятник в своєму русі міг при її перетині прокреслювати на піску позначки. Щоб уникнути бічного поштовху при пуску маятника, його відвели вбік і прив’язали мотузкою, після чого мотузку перепалили.

При кожному коливанні відхилення маятника від попереднього перетину доріжки з піску становило 3 мм. Площина коливань маятника залишається незмінною, а земна поверхня повільно повертається.

Більше читайте за посиланням

Де можна побачити маятник Фуко

Зараз в Україні діють 8 маятників Фуко.

• 24 лютого 2011 р. маятник Фуко з’явився у Науково-технічній бібліотеці Національного технічного університету Україні «Київському політехнічному інституті» (Київ). Куля з бронзи важить 43 кг, а довжина нитки становить 22 м. Київський маятник Фуко є одним з найбільших у Європі.

• 18 вересня 2013 р. у фойє головного корпусу Ужгородського національного університету відбулося урочисте відкриття маятника Фуко з латунною кулею вагою 45 кг. Цей маятник Фуко унікальний тим, що діє безперервно.

• Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова (Київ)

• Музей пізнання світогляду та освоєння космосу (Переяслав-Хмельницький)

• Харківський національний університет

• Харківський планетарій

• Церква Пресвятої Євхаристії (Львів)

• СОК «Адреналін Сіті» (Луцьк)

Ірина СТЕЦЕНКО,

науковий співробітник Міжнародного науково-навчального центру інформаційних технологій та систем Національної академії наук України

та Міністерства освіти і науки України,

автор технології «Логіки світу»

для дітей від 4 до 12 років

Дізнайтеся про що блог

Читайте роздуми щодо теми блогу

Автор: Ірина Стеценко