Β΄ Νόμος του Νεύτωνα.

 Χρησιμοποιώντας μια μόνο φωτοπύλη και το 2x2 χρονόμετρο, επιβεβαιώνω το Β΄ Νόμο του Νεύτωνα για αμαξίδιο που έλκεται από βάρος αναρτημένο στην άκρη του νήματος. Η ενεργός μάζα του αμαξιδίου είναι μεγαλύτερη από την πραγματική του μάζα κατά το μισό της μάζας των τροχών. Αυτό οφείλεται στην ροπή αδράνειας των τροχών.



Μια πειραματική μελέτη της αρχής διατήρησης της ορμής.

 Στο πείραμα αυτό τα αμαξίδια εκκινούν ταυτόχρονα, κινούμενα προς αντίθετες κατευθύνσεις, εξ αιτίας της εκτίναξης ενός ελατηρίου που αρχικά βρίσκεται συμπιεσμένο σε ένα από αυτά. Για τη χρονομέτρηση χρησιμοποιούνται τερματικοί διακόπτες που ενεργοποιούνται καθώς το αμαξίδιο τους προσπερνά, και οι οποίοι συνδέονται στο 2x2 χρονόμετρο. Το χρονόμετρο δίνει δυο χρονικές στιγμές της κίνησης του κάθε αμαξιδίου. Οι χρονικές αυτές στιγμές χρησιμοποιούνται μαζί με τις αντίστοιχες συντεταγμένες για τον προσδιορισμό της αρχικής ταχύτητας των αμαξιδίων. Οι ορμές προσδιορίζονται σαν τα γινόμενα των αρχικών ταχυτήτων και των μαζών.



Με ποιά ταχύτητα διαδίδονται οι ηλεκτρικοί παλμοί;

Οι ηλεκτρικοί παλμοί, και, εν γένει, τα ηλεκτρικά σήματα, διαδίδονται κυματικά σε ένα καλώδιο. Είναι, άραγε, η ταχύτητά τους ίση με την ταχύτητα του φωτός στο κενό; Όπως δείχνω με το παρακάτω πείραμα, η ταχύτητά τους είναι μικρότερη της ταχύτητας του φωτός, αλλά της ίδιας τάξης μεγέθους.



Κινητό στο εργαστήριο; Ασφαλώς.

 Δύο έννοιες της ακουστικής που συνδέονται στενά μεταξύ τους. είναι το πλάτος και η ένταση ενός ακουστικού κύματος. Σε κάθε σημείο του χώρου στον οποίο διαδίδεται ένα ακουστικό κύμα, κάποια ποσότητα, όπως η πίεση ή η πυκνότητα, κάνουν ταλαντώσεις και λέγοντας πλάτος του ήχου σε κείνο το σημείο εννοούμε το πλάτος αυτών των ταλαντώσεων. Όμως ο ήχος είναι και μια ροή ενέργειας από την πηγή στον χώρο έξω από αυτή και η ενέργεια ανά μονάδα χρόνου που περνά κάθετα σε μια μικρή επιφάνεια στο σημείο Α, διαιρούμενος με το εμβαδόν της επιφάνειας, δίνει την ένταση στο σημείο Α.

Χάρη στην αρχή διατήρησης της ενέργειας, όση ενέργεια μπαίνει σε ένα σφαιρικό φλοιό με κέντρο την ακουστική πηγή, τόση βγαίνει απ΄ αυτόν στον ίδιο χρόνο. Γι΄ αυτό το λόγο περιμένουμε η ένταση του ήχου να είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης από την πηγή. Στο πείραμα που παρουσιάζω παρακάτω δείχνω ότι το πλάτος του ήχου είναι αντιστρόφως ανάλογο με την απόσταση από την πηγή, επομένως η ένταση πρέπει να είναι ανάλογη με το τετράγωνο του πλάτους. Το συμπέρασμα αυτό μπορεί να εξαχθεί κι από τη θεωρία του Γραμμικού Αρμονικού Ταλαντωτή η ενέργεια του οποίου είναι ανάλογη του τετραγώνου του πλάτους των ταλαντώσεων.

Στο πείραμα αυτό, αντί για κανονική γεννήτρια ήχου, χρησιμοποιώ ένα κινητό με την εφαρμογή Phyphox.



Συντονισμός στην 3η αρμονική.

Κάθε περιοδική κυματομορφή συχνότητας ν μπορεί να αναλυθεί σε μια σειρά αρμονικών κυματομορφών με συχνότητες ακέραια πολλαπλάσια του ν. Σε ορισμένες από αυτές τις κυματομορφές, οι αρμονικές που είναι άρτια πολλαπλάσια του ν δεν υφίστανται. Παράδειγμά τέτοιας κυματομορφής είναι η τετραγωνική. Αυτή η κυματομορφή αναλύεται σε 3η, 5η, κλπ αρμονικές συνιστώσες.

Πως θα μπορούσαμε να αναλύσουμε μια τετραγωνική κυματομορφή σε αρμονικές συνιστώσες; Αν δίνουμε μια τετραγωνική κυματομορφή τάσης σε ένα μεγάφωνο, με χρήση κατάλληλων αντηχείων μπορούμε να απομονώσουμε οποιαδήποτε από τις αρμονικές συνιστώσες της. Για να γίνει αυτό πρέπει ο ήχος του μεγαφώνου να περάσει μέσα από αντηχεία που συντονίζουν στην αρμονική που θέλουμε να "φιλτράρουμε". Στο παρακάτω βίντεο δείχνουμε την πειραματική διαδικασία.



Wimshurst: Leyden jars ή πυκνωτές του εμπορίου;

 Όταν μας δείξουν μια γεννήτρια Wimshurst, ένα από τα πρώτα πράγματα που προσέχουμε είναι τα δύο "ποτηράκια", ένα δεξιά και ένα αριστερά. Τα δύο αυτά ποτηράκια συνδέονται με την υπόλοιπη γεννήτρια, αλλά και μεταξύ τους, με ένα περίπλοκο σύστημα. Τα ποτηράκια αυτά μπορεί να σπάσουν. Δεν μπορούν να αντικατασταθούν με συνηθισμένα ποτήρια, αλλά ούτε υπάρχουν ανταλλακτικά στο εμπόριο. Ένα άλλο πρόβλημα που έχουν οι γεννήτριες με τα ποτηράκια είναι ότι γίνονται βαριές χωρίς λόγο.

Οι περισσότεροι φυσικοί ξέρουν ότι αυτά τα ποτηράκια είναι πυκνωτές. Για την ακρίβεια έχουν χωρητικότητα περί τα 100 pF το καθένα, άρα η συστοιχία των δυο είναι 50 pF. Αλλά, σπάνια τα αντικαθιστά κανείς με πυκνωτές του εμπορίου. Μου είναι δύσκολο να καταλάβω το λόγο. Ίσως επειδή δεν ξέρουν τι πυκνωτές να βάλουν στη θέση τους. Ίσως γιατί νομίζουν ότι έτσι θα γίνει επικίνδυνη. Ίσως ακόμα να το θεωρούν "ιεροσυλία".

Εγώ πιστεύω ότι καλό θα ήταν να αντικαθιστούσαμε αυτά τα ποτηράκια με πυκνωτές. Η μηχανή θα είναι εξίσου λειτουργική και καθόλου πιο επικίνδυνη. Στο βίντεο λειτουργώ μια Wimshurst με πυκνωτές αντί ποτηράκια.



Συντονισμένη ακουστική επικοινωνία

 Ένα ακουστικό αντηχείο ενισχύει τον ήχο μιας ηχητικής πηγής στο εσωτερικό του, όταν η συχνότητά της βρίσκεται στη ζώνη συντονισμού του. Στη λήψη αρμονικών ακουστικών κυμάτων, ομοίως, το ακουστικό αντηχείο ενισχύει τον ήχο που δέχεται και έχει συχνότητα μέσα στη ζώνη συντονισμού του. Με το πείραμα αυτό θέλω να δείξω ότι αντηχεία που βρίσκονται το ένα απέναντι από το άλλο και συντονίζουν στην ίδια συχνότητα έχουν εξαιρετικά καλή επικοινωνία όταν η ηχητική πηγή στο εσωτερικό ενός από αυτά παράγει ήχο μέσα στη ζώνη συντονισμού του αντηχείου.