Inzicht in de Bifilar Suspension -methode

De Bifilar Suspension -methode is gebaseerd op de eenvoudige harmonische beweging van een opgeschort object. Hier is de opstelling:

1. Suspensie: De balk wordt horizontaal opgehangen door twee parallelle, identieke snaren (of draden) van lengte 'l'.

2. evenwicht: Wanneer de balk ongestoord is, hangt deze horizontaal.

3. Verplaatsing: De balk is enigszins gedraaid en vrijgegeven. Het zal heen en weer oscilleren.

4. Meting: De periode (t) van deze oscillaties wordt gemeten.

De fysica achter de methode

* Koppel herstellen: Wanneer de balk wordt verplaatst, creëert de spanning in de snaren een herstel koppel dat het terug naar zijn evenwichtspositie trekt.

* Traagheidsmoment: Het traagheidsmoment (i) van de balk bepaalt hoe gemakkelijk het bestand is tegen veranderingen in zijn rotatiebeweging.

* Oscillatieperiode: De periode van oscillatie is direct gerelateerd aan het traagheidsmoment, de lengte van de snaren en de massa van de balk.

afleiding van de formule

De formule voor het moment van traagheid (i) van de balk met behulp van de Bifilar Suspension -methode is:

`` `

I =(π² * m * l² * t²) / (4 * d²)

`` `

waar:

* i: Moment van traagheid van de bar

* m: Massa van de bar

* l: Lengte van de snaren

* t: Oscillatieperiode

* d: Afstand tussen de ophangingpunten (de scheiding van de snaren)

stappen om het traagheidsmoment te bepalen

1. Setup:

* Schort de balk horizontaal op met behulp van twee identieke snaren van bekende lengte (L).

* Meet de afstand tussen de ophangingpunten (d).

* Meet de massa van de balk (m).

2. Oscillatie:

* Draai de balk zachtjes en laat hem los.

* Gebruik een stopwatch om de tijd voor verschillende oscillaties te meten.

* Verdeel de totale tijd door het aantal oscillaties om de periode (t) te bepalen.

3. Berekening:

* Sluit de gemeten waarden van M, L, T en D aan in de bovenstaande formule om het traagheidsmoment (I) te berekenen.

belangrijke overwegingen

* Kleine amplitude: De oscillaties moeten een kleine amplitude (rotatiehoek) hebben om eenvoudige harmonische beweging te garanderen.

* Stringlengte: De snaren moeten lang genoeg zijn om de invloed van de massa van de snaar op de oscillatie te minimaliseren.

* Luchtweerstand: Luchtweerstand kan de periode enigszins beïnvloeden. Overweeg voor nauwkeurige resultaten het experiment uit te voeren in een omgeving met lage luchtbestendigheid.

Voorbeeld

Laten we zeggen dat je een bar hebt met:

* Massa (m) =0,5 kg

* Snaarlengte (l) =0,8 m

* Afstand tussen ophangingpunten (d) =0,2 m

* Periode (t) =1,2 seconden

Deze waarden aansluiten op de formule:

`` `

I =(π² * 0,5 kg * (0,8 m) ² * (1,2 s) ²) / (4 * (0,2 m) ²)

`` `

Dit geeft je het moment van traagheid (i) van de bar.

Onthoud: De Bifilar Suspension -methode is een praktische en toegankelijke manier om het traagheidsmoment van objecten te bepalen. Het is met name nuttig voor objecten met onregelmatige vormen waar het analytisch het moment van traagheid berekenen kan complex zijn.