Sóng con lắc: Hiện tượng độc đáo bạn sẽ chẳng bao giờ chán ngắm nhìn (video)

Thứ Năm, 25/05/2017

Đôi khi các hiện tượng vật lý thú vị có thể tạo cảm hứng cho chúng ta tìm hiểu sâu hơn về nguyên lý đằng sau đó. Và sóng con lắc là một thiết bị như thế, với khả năng tạo hiệu ứng thị giác cuốn hút đáng kinh ngạc.

Nó bao gồm một dải nhiều con lắc với chu kỳ tăng dần, mà khi đồng loạt được thả ra, sẽ tạo thành hiệu ứng sóng biến thiên theo nhiều dạng và lặp lại trạng thái ban đầu.

Mô hình sóng con lắc đơn giản dưới đây là của Tom Senior – một giáo viên vật lý người Mỹ, sẽ biểu diễn đẹp mắt và trực quan về hiện tượng thú vị này.

“Con sóng” trong trường hợp này có bước sóng giảm dần, sau đó trông rất hỗn loạn, rồi lại quay trở về hàng thẳng như ban đầu… Chiều dài dây của con lắc được điều chỉnh để sau một vài lần dao động, chúng sẽ quay lại “hòa điệu” với nhau.

Đặc biệt khi có nhạc nền, não của chúng ta sẽ kết hợp cả nhạc và hình ảnh, cho dù chúng không thực sự ăn khớp. Và hiệu quả sẽ còn tuyệt vời hơn.

Cách làm một thiết bị sóng con lắc

Để quyết định chiều dài của dây treo, chúng ta bắt đầu từ chu kỳ dài nhất, T. Hãy quyết định xem bạn muốn sau bao nhiêu chu kỳ thì con lắc sẽ lại quay về trạng thái ban đầu, thường là 12-20 chu kỳ.

VD: chọn 16 chu kỳ. Như vậy, chu kỳ của con lắc tiếp theo (Ta) sẽ là con số sao cho sau 17 chu kỳ thì con lắc sẽ quay lại trạng thái ban đầu, con lắc tiếp theo là 18 chu kỳ, tiếp theo là 19 chu kỳ v.v… Điều này dẫn tới quan hệ:

16T = 17 Ta
16T = 18 Tb
16T = 19 Tc v.v…

Để tính chiều dài dây treo, ta lập phương trình chiều dài (L) dựa trên mối quan hệ thời gian trên. Sau khi rút gọn sẽ có:

La = L (16/17)²
Lb = L (16/18)²
Lc = L (16/19)² v.v…

Trong đó L là chiều dài của dây treo dài nhất, tùy bạn quyết định. Sau đó bạn có thể tính toán dễ dàng các chiều dài còn lại. (bảng tính Excel sẽ rất hữu dụng)

Về cách dựng giá đỡ, cũng hoàn toàn phụ thuộc vào sáng tạo và óc thẩm mỹ của người làm. Nhưng cần tính toán kĩ và đính ghim để có độ dài dây chính xác. Có thể buộc con lắc bằng 1 hoặc 2 dây.

Nên lưu ý buộc sao cho có thể dễ dàng điều chỉnh độ dài của dây treo khi cần thiết.

Dưới đây là 1 mô hình nữa của sóng con lắc dành cho bạn: