stroboscope Eksperimenter

Tid flyter. Selv om uttrykk som "øyeblikk til øyeblikk" eller "dag for dag" forsøk på å dele tiden i diskrete deler, det er bare å imøtekomme menneskers oppfatning. Selv om tiden er målt i trinn --- timer, sekunder, nanosekunder --- det går jevnt, uten divisjon. En stroboscope endrer det. Den skiller tid til et sett av diskrete intervaller. Dette gjør det til et praktisk verktøy for å undersøke bevegelse.

Hvordan en stroboscope Works

En stroboscope er et lys som kan slå av og på veldig raskt. En flash er adskilt fra den neste ved et bestemt, gjentatt tidsintervall. Tidsintervallet er variabel --- du kan gjøre det lengre eller kortere --- og det er vanligvis angitt i form av repetisjon rate. For eksempel, et rep hastighet på 3000 blink pr minutt svarer til et tidsintervall på 1/50 av en andre mellom blinkene. For å se prinsippet i aksjon, plasserer stroboscope så det lyser overflaten av et bord, og rulle en ball over den. Mørkere de andre lysene i rommet, og jevn bevegelse av ballen vil synes å være delt inn i små skritt, som ballen er bare synlig i intervaller på 1 / 50th av et sekund.

Akselerasjon

Du kan rulle ballen utenfor kanten av bordet. Som ballen faller, er det akselereres ved hjelp av tyngdekraften. På grunn av dette akselerasjon, i hvert 50. sekund, vil den flytte litt lenger enn den gjorde i forrige 50th av et sekund. Juster repetisjonshastigheten for strobelys så nok bilder synes å gjøre endringen i hastighet åpenbar, men ikke så mange som for å gjøre det vanskelig å skille bildet i separate blinker. For eksempel kan du gå ned til 10 Hertz, som er 10 blink per sekund, og viser akselerasjonen av tyngdekraften. Du kan observere i sanntid, eller ta video eller en lang eksponering fortsatt fotografere å gjøre kvantitative målinger.

vibrasjon

En hamret piano streng skaper lyd ved å vibrere. Formen på den vibrasjonen er vanligvis usynlig. Hvis du nøye observere en vibrerende streng, kan du se det er "uklar", med sine kanter uskarpe ved bevegelse, men det er vanskelig å se hva som bevegelse ser ut. En strobe lys vil gjøre at bevegelse klart. Det er lettere å sette opp et eksperiment med en tett stressede streng enn med et piano, men prinsippet er det samme. Nappe strengen og justere rep rate av stroboscope å "fryse" bevegelsen. Når den er riktig justert, vil strobelys fange strengen hver gang det er i den samme posisjon som det gjentar sin vibrasjon, noe som gjør formen av bølgen synlig.

rotasjon

En av de første programmene av strobelys var til motorer. En motor gjentar sine bevegelser, men så raskt at det menneskelige øyet ikke kan se dem. Når strobe er tilpasset til rotasjonshastigheten til motoren, vil plasseringen av motorens deler ved at en del av syklusen blir klar. Du kan se hvordan dette fungerer ved å male ett blad av en fan, så justere strobelys så det blinker når den fargede bladet er bare i én posisjon. Det kan skje hvis viften roterer en gang mellom eksponeringer, men også om den roterer to ganger mellom blinker, eller 12 ganger mellom blinker eller annen hel rekke ganger. Hvis du ønsker å måle rotasjonshastighet, må du senke intervallet mellom blinker for å sikre at du er på det høyeste repetisjonshastighet som fryser bevegelsen.