Wilberforce Pendulum resonantie demo

Het Wilberforce pendulum geeft een mechanisch gekoppelde oscillatie, oftewel: twee verschillende manieren van trilling die elkaar mechanisch beïnvloeden.

Dit pendulum trilt...

• verticaal: op en neer gaande beweging, en
• roterend: om de eigen as linksom dan rechtsom.

En die twee trillingen hebben dezelfde frequentie. 

Hoe maak je zelf een Wilberforce Pendulum?

Maak je pendulum van materialen die je op voorraad hebt. Bekijk trouwens ook video hieronder. Daarin wordt een Slinky als veer gebruikt en persoonlijk vind ik die opstelling nog mooier werken dan de mijne.

Ik denk dat het voordeel van deze opstelling zit in het gebruik van een slinky. Een slinky is gemaakt uit geplette draad. De veerconstante in rotatierichting is daardoor verhoudingsgewijs groot. Je voelt dat slinky's verhoudingsgewijs meer weerstand geven tegen torsie. Minder weerstand tegen uitrekking tegenover meer weerstand tegen torsie. Dat maakt dat je grotere "uitschuifbare"  gewichten kunt gebruiken, hetgeen het visuele effect verbeterd.

Benodigdheden:

• stopwatch
• slappe stalen veer
• statief
• zie afbeeldingen!

Het zelf maken van een Wilberforce Pendulum is een kwestie van Trial and Error. Uiteindelijk moet je in staat zijn om de frequentie van de rotatie te variëren zodat die frequenties gelijk kan worden gemaakt aan die van de verticale trilling.

• Neem een slappe veer.
• Hang daaraan een gewicht en meet de verticale trillingstijd (10x op en neer laten gaan en timen m.b.v. stopwatch).
  • De trillingstijd van mijn Wilberforce pendulum is ca 1,3 sec. De trillingstijd van die andere "plattere"pendulum (zie video) is ongeveer 1,1 sec. Beide trillingstijden zijn m.i. gunstig voor een ideale demo. Niet te snel en niet te langzaam. Juist goed om het proces goed te kunnen demonstreren.
  • Noteer dit gewicht. Je hoeft niet dit object te blijven gebruiken, maar je weet nu wel hoe groot de uiteindelijke massa ongeveer moet zijn.
• Meet nu de rotatie-trillingstijd. Een rotatietrillingstijd die aanmerkelijk korter is dan de verticale trillingstijd is goed, want de rotatietrillingstijd laat zich met uitstekende gewichtjes, makkelijk verhogen.
  • Is de rotatietrillingstijd nu al te groot, dan heb je een slanker object nodig of een object met lagere soortelijke massa of je moet opnieuw beginnen met een andere veer
• De uitstekende gewichten zijn verplaatsbaar door montage op een fijne schroefdraad. Dankzij deze constructie kun je de rotatietrillingstijd nauwkeurig afstemmen op de verticale trillingstijd.