如
何 証 明 鐘 擺 是 穩 定 的?
簡 介
鐘 擺 是 一 個 能 十 分 準 確 量 度 時 間 的 裝 置 , 經 常 應 用 在 鐘 錶 上 。 因 此 , 在 製 造 鐘
錶 前 , 必 須 先 暸 解 鐘 擺 的 原 理 。
如 鐘 擺 擺 動 一
次 的 時 間 與 擺 動 幅 度 的 關 係 , 鐘 擺 在 擺 動 時 速 度 的 改 變 等 。
我 們 可 利 用 數
據 收 集 器 去 找 出 這 些 問 題 的 答 案 。
每 次 完 整 的 擺
動 稱 為 週 期 , 而 擺 動 的 幅 度 稱 為 振 幅 。
實 驗 設 定
如 上 圖 所 示 安 裝 實 驗 儀 器
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將 位 置 或
角 度 感 應 器 接 駁 到 數 據 收 集 器 , 並 將 數 據 收 集 器 與 電 腦 接 駁 好 。 |
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設 定 電 腦
的 軟 件 , 預 備 量 度 擺 臂 的 位 置 , 量 度 時 間 每 次 10至 30秒 。 |
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在 開 始 鐘
擺 運 動 後 , 啟 動 電 腦 開 始 量 度 。 |
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當 鐘 擺 在
靜 止 狀 態 時 , 調 較 感 應 器 , 將 電 腦 的 讀 數 設 定 為 零 。 |
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如 鐘 擺 尚 未 開 始 移 動 時 , 不 要 開 始 收 集 數 據 。 |
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重 複 收 集
數 據 的 過 程 。 |
計 劃 設 定
實 驗 的 目 的 是 要 找 出 擺 動 的 幅 度 與 擺 動 一 次 所 需 的 時 間 之 關 係 , 所 以 需 要
量 度 數 次 不 同 幅 度 的 擺 動 。 要 先 決 定 由 大 角 度 的 擺 動 開 始 , 再 逐 次 減 少 擺
動 的 角 度 ; 也 可 由 小 角 度 開 始 , 再 逐 漸 加 大 擺 動 角 度 。
問 題 研 究
1. |
在 收 集 到
的 圖 線 中 , 當 鐘 擺 的 位 置 在 正 中 時 , 有 哪 些 特 性 呢 ? |
2. |
從 所 繪 出
的 圖 線 中 , 找 出 不 同 幅 度 的 擺 動 時 , 完 成 一 個 週 期 所 需 的 時 間 。 |
3. |
在 收 集 到
的 結 果 中 , 有 哪 些 相 似 的 地 方 ?這 與 鐘 擺 運 動 應 用 在 時 鐘 上 有 何 關 聯 ? |
4. |
利 用 電 腦
中 的 軟 件 , 找 出 在 圖 線 不 同 位 置 的 斜 率 。 在 圖 上 標 示 出 下 列 位 置
鐘
擺 的 最 高 速 度
鐘
擺 的 最 低 速 度
鐘
擺 的 速 度 正 在 上 升
鐘
擺 的 速 度 正 在 下 降 |
擴 展 問 題
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鐘 擺 的 重
量 會 對 擺 動 的 週 期 有 何 影 響 ? |
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可 設 計 一
個 實 驗 去 量 度 不 同 重 量 的 鐘 擺 的 擺 動 週 期 。 |
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