國立中央大學物理演示實驗 NCU Physics Demonstration Lab

依斯克里奇擺

除了擺長外,還有甚麼可以影響單擺週期?

目的

演示重力加速度對單擺週期的影響。

實驗

實驗裝置:設計一個可以改變擺長角度的實驗,調整擺的不同角度後,分別觀察擺的週期是否產生改變。

演示實驗

×演示實驗

原理思考

此為何現象?原理為何?

原理探究

×原理探究

本次實驗使用的擺為複擺(physics pendulum),故其週期為:T=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{I}{mgd}}

其中,I為複擺對通過質心轉軸的轉動慣量,m為複擺的質量,d為複擺質心到轉軸的距離。若擺面不在鉛直面,上一個方程式則修正為:T=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{I}{mg\sin\theta d}}

因此在本實驗中,複擺的週期與角度θ有關。

問題討論

影響本實驗上有哪些物理量?

討論探究

×討論探究

實驗中的裝置要先知道複擺的轉動慣量才能用複擺週期求出理論值。因複擺上裝有培林必須修正轉動慣量,不過經計算後,發現培林的轉動慣量跟複擺相比,小到可以忽略。

關於實驗

  1. 本實驗於2009全國物理教學及示範研討會中發表。
  2. 論文壁報內容附件
  3. 可同本網站中的單擺與複擺做比較。

參考資料

Jose’ M. Vaquero, “An Old Apparatus for Physics Teaching: Escriche’s Pendulum,” Phys. Teach. 38, 424-425 (2000).

製作

v.1李明駿

指導老師

朱慶琪老師

撰稿

李明駿