Die Bewegung (oder Bewegungsmangel) des Aufhängungspunkts eines Objekts wird beobachtet, wenn das Objekt getroffen wird ein Schlag.

Was es zeigt

Das Zentrum der Perkussion (COP) ist die Stelle auf einem Schläger oder Schläger, an der er geschlagen werden kann, ohne an der Stützstelle eine Reaktion auszulösen. Wenn ein Ball an dieser Stelle getroffen wird, fühlt sich der Kontakt gut an und der Ball scheint mit seiner größten Geschwindigkeit wegzuspringen. An anderen Stellen als dieser Stelle kann der Schläger oder Schläger vibrieren oder sogar Ihre Hände stechen. Dieses Experiment zeigt den Effekt, indem es zeigt, was passiert, wenn Sie ein hängendes Modell einer Fledermaus an verschiedenen Stellen treffen.

Funktionsweise

Wenn ein Schläger oder Schläger an seinem Schwerpunkt (ZAHNRAD) getroffen wird, bewegt er sich (ohne Drehung) in Richtung der Kraft vorwärts. Das Schlagen eines Schlägers oder Schlägers an einer anderen Stelle als seinem ZAHNRAD erzeugt ein Drehmoment um sein Zahnrad, was sowohl zu einer rotatorischen als auch zu einer translatorischen Bewegung führt, wie unten für den Fall eines Stocks dargestellt.

Darüber hinaus gibt es einen Punkt, der beim Anschlagen dazu führt, dass die Vorwärts-Translationsgeschwindigkeit und die Rückwärts-Rotationsgeschwindigkeit gleich und entgegengesetzt sind. Dieser Punkt wird als Zentrum der Perkussion bezeichnet.

Der 2 × 4-Bolzen (140 cm lang) stellt unseren Schläger dar und wird wie oben gezeigt an einem horizontalen Bolzen mit einem U-Bolzen (an einem Ende des 2 × 4 befestigt) aufgehängt. Der 2 × 4 kann sich um den Aufhängungspunkt drehen und der Aufhängungs-U-Bolzen (Drehpunkt) kann sich selbst horizontal bewegen.

In der ersten der drei in den Zeichnungen dargestellten Situationen wird unterhalb des COPS eine Kraft (Hammerschlag) aufgebracht. Dies führt zu einer beträchtlichen Rotationsgeschwindigkeit gegen den Uhrzeigersinn (größer als die Vorwärts-Translationsgeschwindigkeit) und der Aufhängungspunkt wird nach links gerissen. Wenn die Kraft zwischen dem COP und dem ZAHNRAD aufgebracht wird (mittlere Abbildung), übersteigt die Vorwärtsgeschwindigkeit die Rotationsgeschwindigkeit am Drehpunkt und es kommt zu einem Vorwärtsdruck auf den Drehpunkt nach rechts. Wenn Sie über das ZAHNRAD (nicht dargestellt) schlagen, werden Rotations- und Translationsgeschwindigkeiten in die gleiche Richtung übertragen, und der Aufhängungspunkt bewegt sich deutlich nach rechts. Im dritten Fall wird der 2 × 4 an der COP getroffen, die sich 2/3 des Weges nach unten befindet. Die Vorwärts- und Rotationsgeschwindigkeiten sind am Aufhängungspunkt, der stationär bleibt, gleich und entgegengesetzt.

Manchmal wird das Zentrum der Perkussion als Schwingungszentrum bezeichnet. Der Grund dafür kann gezeigt werden, indem ein einfaches Pendel aufgehängt wird, dessen Länge gleich dem Abstand vom Drehpunkt zum COP ist. Die 2 × 4 und das Pendel haben die gleiche Schwingungsperiode. 1

Einrichten

Dies ist einfach — stützen Sie einfach den horizontalen Aufhängungsbolzen von ein paar Laborklemmen ab, die an der Vorlesungsbank befestigt sind. Der horizontale Bolzen hat eine flache V-Kerbe, in die der Aufhängungsbolzen einrasten kann. Der Bolzen springt aus der Kerbe, wenn ein anderer Punkt als der COP getroffen wird. Ein Hartgummihammer oder Hammer vervollständigt das Setup. Wir haben eine Auswahl an echten Baseballschlägern und Tennisschlägern, wenn der Dozent diesen Weg gehen möchte.

Es könnte Spaß machen, echte Baseballschläger und Tennisschläger auszuprobieren. Diese könnten an verschiedenen Stellen aufgehängt und getroffen werden. Da ihre Formen komplexer sind, dauert es ein wenig zu experimentieren, um die genaue Position zu identifizieren. Das Timing der Schwingungsperiode und die Berechnung der entsprechenden einfachen Pendellänge sollten den Trick tun. Der Vergleich der Standorte der COP von Holz- und Aluminiumschlägern könnte ebenfalls aufschlussreich sein.

1 Das 2 × 4 ist ein physikalisches Pendel, dessen Schwingungsperiode ist, verglichen mit einem einfachen Pendel, dessen Periode . Somit wird ein einfaches Pendel 2/3 der Länge eines physikalischen Pendels eine identische Periode haben.