Szocialista Nevelés, 1985. szeptember-1986. június (31. évfolyam, 1-10. szám)
1985-12-01 / 4. szám - Ipóth Barnabás: A fizikai inga tanítása a középiskolában
A fizikai inga tanítása a középiskolában ____ A rezgőrendszerek megfigyelésével, tanulmányozásával a fizika majd minden területén találkozunk. Olyan mozgás ez, amely a természetben nagyon gyakran előfordul. Rezgőmozgást végez általában minden olyan tömegpont, amely az egyensúlyi helyzete felé mutató erő hatása alatt áll. Ha ez az erő egyenesen arányos a tömegpont egyensúlyi helyzetétől mért pillanatnyi kitéréssel, harmonikus rezgőmozgásról beszélünk. Középiskolai tankönyveinkben a rezgőrendszerekben végbemenő folyamatokat többnyire csak minőségi szempontból írják le. Ennek oka a tanulók hiányos matematikai eszköztára, amely e folyamatok kvantitatív tanulmányozásához szükséges. Köztudott azonban, hogy középiskolai fizikatanításunkban e folyamatok meny- nyiségi szempontból is tanulmányozhatók. A továbbiakban két olyan módszert ismertetek, amelyeket a fizikai inga mennyiségi leírásakor középiskolás szinten is alkalmazni lehet. Fizikai inga esetén a pályakitérés helyett periodikusan váltakozó szögkitérésről beszélünk. Kicsi « kilengések esetén a fizikai és matematikai inga mozgását harmonikusnak tekinthetjük. A harmonikus mozgást leíró differenciálegyenlet felállításának nem szabad a 4. osztályos tanulók számára problémát okoznia, hisz alapvetően Newton mozgásegyenletének alkalmazásáról van szó. Ez a módszer eredményesen alkalmazható a negyedik osztályban a szeminárium keretén beiül. A másik módszer matematikai szempontból kevésbé igényes, és az ingamozgás tanítása során a második osztályban alkalmazható. A súlypontján kívül megfelelően felfüggesztett merev testet, amely e ponton átmenő rögzített о tengely körül foroghat, fizikai ingának nevezzük. Az inga bármely pontja az egyensúlyi helyzetből történt kitérése után körívet ír le, amely a forgástengelyre merőleges síkban van. Minden fizikai inga esetében található olyan matematikai inga, amely együtt leng a fizikai ingával. Ezért megfelelően kell megválasztani a matematikai inga hosszát. A fizikai ingával együtt lengő matematikai inga Г hosszát a fizikai inga redukált hosz- szának nevezzük, (2. ábra), [1]. Ha a fizikai ingát az egyensúlyi helyzetből a szöggel kitérítjük, az mg súlya két összetevőre: Fn-re és Ft-re bontható (3. ábra). 120
