Beschreibung
Einfaches Pendelexperiment im virtuellen Labor: Den Ball ziehen, um den Startwinkel einzustellen, und loslassen, um die gedämpfte oszillatorische Bewegung zu starten, gemessen mit einer Stoppuhr (Zeitmodus) oder einem Tachometer (Geschwindigkeitsmodus), während er die Referenzlinie passiert, mit konfigurierbaren künstlichen Messfehlern (zufällig und systematisch).
Steuerung
Ziehe die Kugel, um den Startwinkel einzustellen; lasse los, um die Bewegung zu starten. Auf der Anzeige klickst du auf die Kreise, um den Zeitmodus (misst das Zeitintervall zwischen den ersten beiden Durchgängen des Pendels durch die gestrichelte Referenzlinie) oder Geschwindigkeit (misst die Geschwindigkeit des Pendels beim Durchqueren dieser Linie) zu wählen.
Physikalisches Modell
Diese Simulation löst die EDO des gedämpften Pendels numerisch mit der Runge-Kutta-Methode vierter Ordnung
$$
\ddot{\theta} + \gamma\dot{\theta} + \dfrac{g}{L}\sin\theta = 0
$$
mit der Beschleunigung der Gravitation $g = 9.8$ m/s$^2$ und der Dämpfungsfaktor $\gamma = 0.05$ s$^{-1}$.
Messfehler
Der Fehler $\alpha$ wird durch eine Zufallsvariable erzeugt: Jedes Mal, wenn das Zeitintervall oder die Geschwindigkeit berechnet wird, wird ein Wert $\alpha$ wird innerhalb des Bereichs gezogen $[-\epsilon, \epsilon]$ und wurde den auf dem Gerät angegebenen Betrag erhöht. $\epsilon$ ist die Amplitude des Rauschens. Der Wert von $\alpha$ Sie besteht aus zwei Teilen: Zufallsfehler (Gaußsche Verteilung um den berechneten Wert) und systematischen Fehler (Offset, der zum berechneten Wert hinzugefügt wird).
Entwickler
Marco P. M. de Souza
Literatur
S. Thornton, J. Marion, Klassische Dynamik von Teilchen und Systemen (Cengage Learning, 2011).