Verklegar æfingar í náttúrufræði

23 Eðlisfræðilegar útskýringar og hugtök nemur þyngd eins fermetra loftsúlu upp í gegnum lofthjúpinn. Hann er mældur í SI-eining- unni Pa = N/m 2 (Pascal) en aðrar einingar eru líka mikið notaðar. Þrýstingur við sjávarmál er p = 101,3 kPa = 1 loftþyngd = 1000 mbar = 760 torr. Loftþrýstingur fellur með hæð yfir sjávar-máli, helmingast við hverja 4,5 km. Pendúlar Mikilvægi einfalds pendúls liggur í stöðugleika sveiflulotu, svo hann má nota sem tíma- mæli. Pendúll og lengdarstika eru einföldustu mælitækin sem við notum. Lotan er háð lengd pendúlsins en er óháð massa lóðs og útslagi sveiflunnar. Lotunni T er lýst með T = 2π√(L/g) þar sem L er lengd pendúlsins og g þyngdarhröðun, g = 9.82m/s². Stuttur pendúll sveiflast hraðar (styttri lota) en langur. Til að stytta lotuna niður í helming þarf að stytta lengdina í fjórðung af upphaflegri lengd. Eðlilegast er að gera tilraunir með tvo pendúla hlið við hlið þar sem ýmist er hafður mismunandi massi sem lóð, mismunandi lengd eða útslag á pendúl- unum tveimur. Frávik frá „einföldum pendúl“ með smávægilegum breytingum á upphengju, gæða hreyfi- mynstrið meira lífi og breytileika svo það þróast með tíma eftir heillandi brautum. Tveggja tóna pendúll fæst með tveggja punkta upphengju þannig að böndin mynda form eins og stafurinn Y. Festið upp tvo króka eða lykkjur og bindið spotta á milli sem er slakur. Hæfileg fjarlægð milli króka gæti verið 30 til 50 cm. Einfaldur pendúll er svo bundinn við miðjuna á þessum spotta. Hæfilegur hæðarmunur frá upphengju einfalda pendúlsins (þar sem ein- faldi leggurinn byrjar) til línu milli krókanna tveggja er 5 til 10% af heildarlengd pendúlsins. Lota fyrir þennan pendúl verður ekki sú sama fyrir sveiflu í plani „Y“ og þvert á planið, því í fyrra tilfellinu er virk lengd aðeins upp að hnútnum þar sem leggirnir sameinast en í því seinna upp að krókunum. Þegar pendúllinn er örvaður með því að draga lóðið út í stefnu 45° á „Y“-planið byrjar hann á plansveiflu sem þróast fljótt upp í sporbaugssveiflu og þaðan í hringsveiflu. Hringsveiflan dregst svo saman í sporbaug með langás hornrétt á upphaflegu sveiflustefnuna og síðan í plansveiflu. Umferðarstefnan í sporbaugshreyfingunni snýst við þegar hreyfimynstrið fer í gegnum plansveifluna. Hreyfimynstur tveggja tóna pendúls er litríkt og kemur flestum á óvart, þar sem hann sveiflast stundum þvert á það sem hann er settur til að gera í byrjun.