בעקבות בקשות הקהל, הלכנו למעבדה למדוד את מהירות הסיבוב של ספינר

סרטון הניסויים על הספינר שהעלינו עורר תגובות רבות בפייסבוק, מספר מגיבים העלו טענות לגבי אופן מדידת סיבוב הספינר, ירדנו למעבדה למדוד מה באמת מהירות הסיבוב של הספינר, צפו בסרטון:

הסבר

את מהירות הסיבוב של הספינר בסרטון הקודם מדדנו באמצעות אפליקציית סטרובוסקופ – אפליקציה של אור מהבהב, הרעיון הוא שבקצב היבהובים מסויים הספינר המסתובב נראה כאילו הוא נעצר במקום – וכך אפשר למדוד את מהירות הסיבוב שלו. ההנחה היא שהוא משלים סיבוב מלא בזמן החושך בין הבזק או אחד למשנהו, ולכן נראה עומד במקום. וכך, על ידי פרק הזמן בין הבהובי האור אפשר לדעת כמה זמן לוקח לספינר להשלים סיבוב, וכמה סיבובים הוא עושה בשנייה או בדקה.

חלק מהמגיבים בפייסבוק טענו כי אפשר שהספינר עושה רק שליש או שני שלישים של סיבוב בפרק הזמן החשוך, אולם בדיוק כדי למנוע אפשרות כזו הדבקנו על אחת הזרועות שלו פיסת נייר. כך וידאנו שהוא אכן עושה סיבוב מלא בזמן פעולת הסטרובוסקופ, ולא רק שליש או 2/3 סיבוב (כך יודעים שאנו לא רואים בעצם זרוע אחרת שנראית זהה ומגיעה לאותו המקום כמו הזרוע שלפניה אחרי 1/3 או 2/3 סיבוב).

טענה אחרת בקשר למדידת המהירות הייתה שהספינר יכול להסתובב בקצב כפול, משולש או יותר ממה שמדדנו, כך שבפרק הזמן החשוך בין ההיבהובים הוא משלים יותר מסיבוב אחד שלם (שניים שלושה או יותר סיבובים). זו טענה סבירה – ואפשרית. אפשר לבדוק את אותה על ידי הכפלת תדר ההיבהובים בסטרובוסקופ, ולבדוק האם גם בתדר כפול או משולש ממה שמדדנו הספינר נראה עומד במקום, אולם בקצבי היבהוב גבוהים בדיקה זו בעייתית, כי האור מהבהב כל-כך מהר, כך שנראה לנו שמאיר כל הזמן. למעשה נורת פלורסנט מהבהבת 50 פעמים בשנייה, ולנו, בני האדם, האור כבר נראה רציף ולא מהבהב, כך שאנו לא רואים יותר שום אפקט של 'עצירה'.

בשל כך, צריך למדוד את מהירות הספינר בשיטה אחרת לגמרי, השיטה בה השתמשנו בסרט הייתה השראה אלקטרומגנטית, תופעת טבע חשובה ביותר, שהתגלתה על ידי המדען הבריטי מייקל פאראדיי בשנת 1831. פאראדיי גילה שכאשר מעבירים מגנט ליד חומר מוליך חשמל (כל מתכת שהיא) – נוצר במוליך מתח חשמלי. כתבתי שזו תופעה חשובה ביותר – כי זו השיטה העיקרית שבה מייצרים חשמל עד ימיינו. אנו הדבקנו מגנט קטן על אחת מזרועות הספינר, וסובבנו אותו ליד חוט נחושת ארוך המלופף כסליל (ככל שהחוט יותר ארוך כך האפקט גדול יותר, לכן העדפנו להשתמש בחוט ארוך, וכדי שכולו יהיה ליד המגנט גלגלנו אותו לסליל). את המתח החשמלי שנוצר בעת מעבר המגנט ליד הסליל מדדנו באמצעות מכשיר הנקרא אוסילוסקופ ('משקף תנודות' בעברית).

כאשר סובבנו את הספינר במהירות, האוסילוסקופ מדד גלים של מתח חשמלי. כל גל מייצג מעבר של ספינר ליד סליל הנחושת. ה'מרחק' בין גל לגל – זה הזמן שלקח לספינר לעשות סיבוב אחד (שניות לסיבוב), מכאן קל לחשב כמה סיבובים לשנייה הספינר מבצע - פשוט אחד חלקי המספר שקיבלנו קודם (יחידת המידה הזו נקראת הֶרץ), וכמה סיבובים לדקה (סל"ד) הספינר מבצע = מספר הסיבובים בשנייה כפול 60.

התוצאות שקיבלנו בדחיפה חזקה של הספינר הייתה 13.5 סיבובים בשנייה שזה 810 סיבובים לדקה, קרוב מאוד למה שמדדנו עם הסטרובוסקופ. סביר להניח שסיבוב מעט חזק יותר עם האצבע היה יכול להביא את הספינר עד 1000 סל"ד, אבל לא יותר מכך, ולא 3000 או 4000 סיבובים לדקה. כלומר המדידה בסטרובוסקופ הייתה מדוייקת, אם כי – במדע תמיד כדאי לוודא ולבדוק את עצמך בעוד דרכי מדידה.

למתעניינים עוד יותר –מומלץ לראות את התגובות לסרטון זה בפייסבוק, שם מוצגת גם שיטה שלישית למדידת מהירות ספינר, הנה הסרטון עם השיטה השלישית – באמצעות מדידת מעבר קרן אור בין זרועות הספינר:

 

 

0 תגובות