Ερώτηση

Η συσκευή του μετρονόμου αποτελείται από μία ράβδο στο κάτω μέρος της οποίας υπάρχει μια ακίνητη (φιξαρισμένη) σταθερή μάζα Μ (το κυκλικό τμήμα που φαίνεται στο κάτω μέρος της photo). Η ράβδος ταλαντεύεται γύρω από ένα καθορισμένο σημείο που υπάρχει πάνω από τη μάζα Μ. Όπως θα δούμε πηγαινοέρχεται κάνοντας τικ-τακ μεταξύ δύο ακραίων σημείων εκτελώντας στροφική ταλάντωση. Πιο πάνω από το σημείο αιωρήσεως (pivot) υπάρχει μια άλλη κινητή μάζα (τραπεζοειδής) η οποία μπορεί να μετακινείται κατά μήκος της ράβδου και να στερεώνεται ψηλότερα ή χαμηλότερα. Τη λειτουργία της διάταξης μπορούμε να τη δούμε σε video κάνοντας Click στη φωτογραφία που απεικονίζει το μετρονόμο.

Παρατηρήστε πόσο κοντά στο σημείο αιώρησης (pivot) βρίσκεται η κινητή μάζα m.

Υποθέτουμε ότι η κινητή μάζα m απομακρύνεται από το σημείο αιώρησης και στερεώνεται σε μεγαλύτερο ύψος, όπως φαίνεται στην παρακάτω photo.

Πως θα μεταβληθεί τότε η συχνότητα ταλάντωσης;

(α) Η συχνότητα δεν θα μεταβληθεί: Η μηχανή θα ταλαντώνεται (και θα χτυπά τικ-τακ) με τον ίδιο ρυθμό.

(β) Η συχνότητα θα αυξηθεί: Η μηχανή θα χτυπά τικ-τακ με ταχύτερο ρυθμό (πιο γρήγορα). Η ροπή που προκαλείται από την κινούμενη μάζα m, είναι μεγαλύτερη. Μοιάζει σαν κάποιο άτομο να μετακινήθηκε στο άκρο μιας τραμπάλας. Όσο μακρύτερα από το σημείο αιώρησης της τραμπάλας βρίσκεται κάποιος, τόσο πιο γρήγορα η τραμπάλα επιταχύνεται.

(γ) Η συχνότητα θα μειωθεί: Η μηχανή θα χτυπά τικ-τακ με βραδύτερο ρυθμό (πιο αργά). Η ροπή που προκαλείται από την κινούμενη μάζα m, είναι μεγαλύτερη, και είναι σαν κάποιο άτομο να μετακινήθηκε το μέσον τραμπάλας. Μικρότερη ροπή σημαίνει μικρότερη επιτάχυνση.

(δ) Κάποια άλλη ερμηνεία πρέπει να δοθεί.

Πατήστε εδώ για την απάντηση.

Πηγή:

https://physicslearning2.colorado.edu/QOTWSite/outreach/QOTW/arch18/q358.htm