Situācijas apraksts

Laiks ir viens no fizikas pamatjēdzieniem, ar kuru apraksta notikumu ilgumu un secību. Dažādu notikumu ilgumu parasti salīdzina ar ilguma mērīšanas etaloniem –- atkārtojamu procesu ar noteiktu perioda ilgumu dabā vai tehnikā. Cilvēkiem vienmēr ir bijis svarīgi orientēties laikā, lai varētu plānot un saskaņot savas darbības ar citiem cilvēkiem un apkārtējiem apstākļiem. Pirmos mehāniskos pulksteņus izgatavoja 13. gs. beigās.  Bet 1656. gadā Kristiāns Heigenss izgudroja pirmo svārsta pulksteni, un līdz pat 1930. gadam svārsta pulksteņi bija pasaules visprecīzākie laika mērītāji. Šo pulksteņu pamatā izmanto svārsta periodisku kustību ar nemainīgu perioda ilgumu. Šādu pulksteņa modeli ir iespējams izgatavot arī mājās. 

Pētāmā problēma

Kādā attālumā jānovieto atsvars, lai iegūtu „pulksteni”, kurš mēra ar precizitāti 1 ± 0,02 sekundes? 

Darba piederumi

Slotas kāts, divas atbalsta virsmas vai dēlīši, paliktnis, nagla, 15 cm, 1 gab., skrūve, ķermeņi ar zināmu masu, 4 gab., plāksnīte (piemēram, spēļu kārts), koka klucītis, hronometrs.

Iekārtas sagatavošana

1. Apmēram 3 cm no slotas kāta gala izurb caurumu, lai tajā varētu ievietot 15 cm garu naglu.

2. Slotas kāta galā ieskrūvē skrūvi.

3. Nelielā attālumā no slotas kāta gala, kurā ir skrūve, piestiprini paliktnīti, uz kura tiek novietoti un piestiprināti atsvari. Vēlams, ka paliktnītis tiek piestiprināts tā, lai būtu iespējams vēlāk mainīt tā atrašanās vietu.

4. Pie koka klucīša piestiprina plāksnīti tā, lai svārsta galā esošā skrūve svārstoties aizskartu plāksnīti un radītu skaņu – tikšķi.

5. Izmantojot kādu atbalsta laukumu, piemēram, divas galda malas (augstumā, lai slotas kātam būtu iespēja svārstīties), nostiprina šķērskokus zem augšējās naglas.

6. Pārbauda svārsta darbību, ja svārstības nav vienmērīgas, novieto uz paliktnīša papildu atsvarus vai maina atsvaru atrašanās augstumu.

Darba gaita

1)  Iesvārsti svārstu! Ieklausies, kā rodas regulāra skaņa. Ņem vērā, ka svārsta pulkstenim darbojoties jābūt nekustīgam, visas kustības ietekmēs paša svārsta kustību, izraisot neprecizitātes.

2)  Nomēri laika intervālu starp skaņām. Mērīšanu sāc pēc pirmā klikšķa, laiku mēri no nulles.

3)  Nomēri laiku, kurā dzirdami 20 tikšķi, un nosaki, kāds ir vidējais laika intervāls starp diviem secīgiem tikšķiem!

4)  Izpēti, kā mainās laika intervāls, mainot atsvaru atrašanās vietu! Kas būtu jādara, lai uzlabotu svārsta precizitāti?

5)  Kā mainās svārstību ilgums atkarībā no svārstību amplitūdas? Kādu amplitūdu būtu jāizvēlas, lai svārstības būtu precīzākas?

6) Kā būtu iespējams panākt, lai svārstības būtu nerimstošas?

7) Šajā darbā svārstības ir jāskaita cilvēkam, bet kāda varētu būt sistēma, kas šīs svārstības skaita mehāniski?

Skaties video: 

Pārbaudi savas zināšanas:

un testu par mērīšnas kļūdām ŠEIT!