Mô phỏng con lắc toán học

• Giới thiệu:

"Con lắc toán học" - "Simple gravity pendulum" là chương trình máy tính mô phỏng dao động của một vật nặng bỏ qua kích thước, gắn vào đầu một thanh không khối lượng, cũng thường gọi là con lắc đơn giản, hay con lắc đơn. Chuyển động được mô tả sinh động qua hệ thống vector lực tương tác, lực thành phần, diễn biến của các đại lượng theo thời gian, giúp ta hiểu rõ cơ chế hình thành dao động.

Tải chương trình:

Con lắc toán học 1.0

• Hướng dẫn lấy key miễn phí

• Lý thuyết liên quan:

• Video minh hoạ:

Chương trình mô phỏng "Con lắc toán học"

Chương trình "Con lắc toán học" mô phỏng thực tế chuyển động của con lắc đơn. Các vector biểu diễn đại lượng vật lý được tính toán với giá trị và tỉ lệ đúng với thực tế. Ta có thể làm nhiều thí nghiệm, như đo chu kì dao động, thí nghiệm xác định gia tốc trọng trường.. Ngoài ra, mô phỏng này còn cho phép thấy được sự khác biệt giữa dao động góc nhỏ điều hoà và dao động góc lớn phức tạp.Nhấn Contact (Liên hệ) để truy cập website tải chương trình miễn phí.

Posted by Vật lý mô phỏng on Tuesday, February 21, 2017

• Chi tiết về chương trình:

Từ khung chương trình chính, ta có thể dùng chuột như bàn tay, trực tiếp kéo vật lên một góc tuỳ ý, rồi thả ra và quan sát dao động.

Có hai tham số đầu vào cần điều chỉnh: độ dài con lắcđộ ma sát. Chương trình mặc định để độ ma sát bằng không, tức dao động không ma sát. Với góc lệch ban đầu đủ nhỏ, chuyển động không ma sát của con lắc toán học sẽ là một dao động điều hoà.

Khối lượng quả nặng hoàn toàn không gây ảnh hưởng đến tính chất của con lắc nên không được đưa vào như tham số thay đổi. Chỉ cần thay đổi độ dài thanh treo, ta đã có được con lắc khác. Diễn biến của chuyển động tuân theo chính xác các định luật cơ học, do vậy kết quả thu được như chu kì, năng lượng, đồ thị li độ, vận tốc... đều đúng như hệ vật có thực.

Hệ thống các vector lực có thể bật tắt hiển thị qua ô lựa chọn.

− Các lực tương tác thực sự bao gồm trọng lực và lực căng dây được thể hiện qua các vector màu đỏ.

− Các lực chiếu theo phương tiếp tuyến và phương pháp tuyến thể hiện qua các vector màu xanh.

− Tổng hợp lực minh hoạ mờ bằng vector màu xám.

− Vận tốc biểu diễn qua vector màu vàng.

Thế năng, động năngnăng lượng toàn phần thể hiện qua những cột định mức. Ta có thể theo dõi sự hoán đổi linh hoạt giữa động năng và thế năng, cũng như mức suy giảm của năng lượng toàn phần nếu có. 

Diễn biến của năng lượng theo thời gian cũng được tường thuật chi tiết. Sự hoán đổi không ngừng giữa thế năng và động năng làm nên bức tranh tổng thể của năng lượng toàn phần:

Song song với quá trình dao động của con lắc, giá trị của góc lệch \varphi(t) và vận tốc góc \omega(t) cũng được hiển thị sinh động theo thời gian: 

Nhịp độ mô phỏng có thể chủ động thay đổi. Nhịp độ nhanh sẽ khiến hình ảnh dao động càng giống với thực tế. Nhịp độ chậm sẽ giúp giáo viên cùng học sinh quan sát được kĩ quá trình hoán đổi pha giữa các đại lượng.

Khi muốn lưu lại kết quả, chúng ta có thể chọn "Lưu - Đồ thị... ". Chương trình mặc định lưu ở định dạng .png:

Chương trình tổng thể nhìn ở chế độ nền tối: