Was sind die Gründe für die unterschiedliche Periode in vertikaler und horizontaler Kreisbewegung?

Warum erzeugt das Handdrehen einer kleinen Masse in einer vertikalen Kreisbewegung eine andere Periode, wenn dieselbe Masse in einer horizontalen Kreisbewegung gedreht wird, vorausgesetzt, der Radius und die geschlitzte Masse bleiben gleich?

Ich habe die folgenden 2 Experimente durchgeführt und ihre Periode mit derselben geschlitzten Masse von 150 g und einem Radius von 1 m erfasst. wo ich eine Masse (rot) von Hand drehe, die mit der geschlitzten Masse am anderen Ende an derselben Schnur befestigt ist. Ich drehe die Masse, indem ich das Hohlrohr (blau) greife. Gleiches gilt für horizontal.

vertikale Kreisbewegung

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Jetzt ist der Zeitraum, den ich gesammelt habe 0,8 S für horizontale Kreisbewegung u 0,7 S für vertikale Kreisbewegungen. Meine Frage ist also, warum produzieren sie einen anderen oder ähnlichen Zeitraum? Gibt es einen mathematischen Grund, warum dies geschieht? Was sind die Gründe/physikalischen Konzepte hinter den unterschiedlichen Perioden?

Wie kontrollierst du, dass du in beiden Experimenten das gleiche Drehmoment aufbringst? Die Winkelgeschwindigkeit/Periode wird nicht nur durch den Radius und die Masse definiert. Es hängt von der Menge an Energie ab, die Sie in das System stecken.
0,7  S Und 0,8  S ist kein großer unterschied. Bist du dir sicher das 0,1  S ist statistisch signifikant?
Sie müssen gute Schätzungen für beide Zeiträume erstellen , indem Sie jedes Experiment mehrmals ausführen. Ich weiß, Sie werden denken, dass das „langweilig“ ist, aber es nicht zu tun, kann zu wilden Gänsejagden führen.
Ich habe kein großes Interesse an dem Problem, werde dies aber zur Kenntnis nehmen. Ihr "horizontaler" Kreis kann aufgrund der Schwerkraft nicht perfekt horizontal sein. Schwerkraft bedeutet, dass der Vektor R → hat IMMER einen Winkel zur Horizontalen.
Die vertikale Kreisbewegung wird nicht homogen sein, sie wird normalerweise oben langsamer und unten schneller sein, also vergleichen Sie verschiedene Dinge, wenn Sie zu Hause eine Art finden, können Sie das Experiment dort machen und sehen, dass Ihr Gewicht zugenommen hat und nach unten, wenn Sie sich vertikal drehen, bleibt aber auf der gleichen Höhe, wenn Sie sich ziemlich konstant horizontal drehen.
@Paul Hallo Paul, danke für den Kommentar. Ich schätze genug, um die Masse weiter rotieren zu lassen? oder zumindest in Position halten, wenn das Sinn macht
@Gert: Und etwas stabileres und weniger fehleranfälliges beim Drehen als deine sehr ungenaue Hand. Ich würde einen kleinen Elektromotor vorschlagen, der geeignet montiert und über einen Rheostat angeschlossen ist.
@The_Sympathizer Danke für den Kommentar, aber ich bin auf die Ausrüstung beschränkt, die ich verwenden kann
@Negrawh: Sicher. Wie begrenzt sprechen wir, wenn wir „begrenzt“ sagen?
@The_Sympathizer School ist geschlossen und daher habe ich überhaupt keinen Zugang zu irgendwelchen Geräten. Ich schätze alles, was ich in einem durchschnittlichen Haushalt finden kann. Aber äh danke für den Versuch zu helfen.
@Negrawh: Ah danke ja, das macht angesichts der Zeiten Sinn. Ich denke, ich habe eher darüber nachgedacht, ob Sie etwas bestellen könnten, da diese Art von einfachen Teilen nicht zu teuer sein sollte, würde ich mir vorstellen.
Vorausgesetzt 3 σ Fehler wo 0,1 sec ist eine Schätzung der Standardabweichung, beide Messungen stimmen überein. Und handgehalten - wirklich? Bist du in der Oberstufe? Was sind Ihre Vorhersagen? Kein Hinweis darauf, wie oft die Messung durchgeführt wurde - oder genau, wie die Messungen durchgeführt wurden. Wir haben keine Ahnung, ob die Systeme wirklich identisch sind oder ob es in Ihren Setups eingebaute Verzerrungen gibt.

Antworten (3)

Wahrscheinlich sind Ihre horizontalen und vertikalen Frequenzen ähnlich, also sind die Zentripetalkräfte ähnlich, aber da eine eine konstante Frequenz ist, ist die andere nicht, also warum sollte der Effekt derselbe sein? Im vertikalen Fall kann die Geschwindigkeit oben sehr klein sein, die Geschwindigkeit unten können Sie berechnen v T 2 / 2 + 4 G R = v B 2 Für die horizontale Bewegung sollten Sie nicht die Saitenlänge messen, sondern den Abstand der kreisenden Masse von Ihrem Rohr.

trula danke für die antwort. Was meinst du mit konstanter Frequenz? Auch das beantwortet die Frage nicht wirklich. Ja, ich verstehe, dass die Geschwindigkeit oben < Geschwindigkeit unten ist. Was aber? Ich konnte die Korrelation zwischen verschiedenen Geschwindigkeiten zu verschiedenen Zeiten und dem Unterschied in der Periode nicht sehen?
Die Frequenz des horizontalen Kreises wird durch die Zentrifugalkraft bestimmt, die das Gewicht am Ende gibt. Ao hast du M ω 2 ∗ R = F . Die Zeit für die vertikale Schleife ist ein komplizierteres Problem zu berechnen, aber warum sollte sie gleich sein?
ist v nicht die Tangentialgeschwindigkeit?

Die Schwerkraft spielt dabei sicherlich eine Rolle. Mathematisch schreiben wir, wenn wir Spannung in einer Saite während einer vertikalen Bewegung finden müssen, T-Mg=Mv^2/r, dh die Beschleunigung an jedem Punkt ändert sich, so dass die Zeitspanne für eine solche Bewegung schwer zu bestimmen ist 2 Im Horizontalkreis ist allein die Spannung für die Beschleunigung T=mv^2/r verantwortlich. In dieser Zeit lässt sich aus T= 2 pi/ omega berechnen

Vielleicht erklären Sie, warum Sie für zwei verschiedene Experimente die gleiche Frequenz erwarten?

Wenn Sie in einer bestimmten Zeit von einem Punkt A zu einem Punkt B fahren möchten, sind A und B am weitesten voneinander entfernt, wenn Sie mit konstanter Geschwindigkeit direkt zu B fahren. Genauso, wenn Sie mit konstanter Geschwindigkeit auf einem Kreis fahren (wie in der horizontalen Bahn), dann haben Sie für eine bestimmte Zeit den größtmöglichen Winkel zurückgelegt. Wenn Sie mal schneller, mal langsamer reisen (wie bei der vertikalen Kreisbahn), dann ist die in derselben Zeit zurückgelegte Strecke kürzer und die vertikale Bahn braucht also mehr Zeit. Deine Messungen sind also nicht genau.

Vielleicht wirft das die Frage auf, warum das Reisen mit konstanter Geschwindigkeit in einer bestimmten Zeit am weitesten bringt. aber ähnliche Fragen dazu wurden hier gestellt. Diese Frage und ihre Antworten beleuchten dieses Thema. Es ist das Fermatsche Prinzip . Prinzip.

Was sind die Gründe für die unterschiedliche Periode in vertikaler und horizontaler Kreisbewegung?
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