Tytuł niniejszego felietonu, brzmi dziwnie, jednak dla każdego kto studiował fizykę, te dwa słowa występujące razem budzą grozę. Tak właśnie brzmiała jedyna część sprawozdania, której nie dało się znikąd przepisać i każdy musiał się porządnie powysilać by napisać co w doświadczeniu mogło pójść nie tak, czyli odnieść się krytycznie do jego wykonania. I nie chodziło tu bynajmniej o to jak wykonał je sprawozdający student. To byłoby proste, bo każdy w miarę dobrze się orientował co schrzanił. Tu krytyka musiała dotyczyć całej metody doświadczalnej. Metody znanej i uznanej przez historię nauki. I nagle jakiś studencina ma się wymądrzać jakie to głupie. No nie uchodzi. Dodatkowo, wcale nie pomagała świadomość, że jest to absolutnie jedyna część pracy (mającej zwyczajowo 8 stron A3, z czego 3-4 akapity dyskusji błędu) którą prowadzący laboratorium na pewno przeczyta. I to przeczyta z uwagą.

Bo w całym tym pisaniu sprawozdań, chodziło w zasadzie tylko o to, by student wykazał się znajomością koniecznej teorii oraz znaczenia prowadzonego przez siebie doświadczenia, a następnie dokonał naukowej krytyki wykazując wszystkie słabe strony. Bo na tym polega prawdziwa nauka – na krytyce opartej na rozumie, a nie na bezmyślnym zachwycie z pięknych idei. I dlatego pozwolę sobie, niejako „Ex catedra” na dyskusję błędu doświadczenia opisanego teoretycznie przez MaT-a. Doświadczenia polegającego na zmierzeniu przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła. Kilaka możliwych źródeł błędu autor tego opisu zauważył, Warto je przypomnieć, tym razem od strony doświadczenia, przy okazji omawiając wpływ nieidealności poszczególnych elementów.

To prawda, jednak wystarczy rozpatrywać środek masy ciężarka. Jeśli nie będzie on wirował to moment bezwładności samego ciężarka możemy zaniedbać – zwłaszcza jak będzie miał kształt kulisty. Jednak warto pamiętać, że ciężarek na nitce, oprócz zmian położenia, obraca się także o pewien kąt, na co idzie część energii kinetycznej. Ten wpływ nie pozwala napisać tak prostego równania różniczkowego i rozwiązanie nie tylko jest bardziej skomplikowane, ale także znacznie trudniej je znaleźć. Dlatego zakładamy, że to nie ma znaczenia i dbamy by ciężarek był kulka o niewielkich, w porównaniu z długością nitki – rozmiarach.

Zauważmy, że siła naciągu nici zmienia się wraz z wychyleniem i jest największa w momencie gdy wahadło przechodzi przez punkt równowagi. Część energii wahadła będzie odpowiadała za ruch drgający wzdłuż nici, I jeśli ruchy te będą synchroniczne – to podział będzie mniej więcej stały, jednak w przypadku różnych częstości drgań własnych – ruch wahadła będzie hamowany lub przyspieszany co będzie prowadziło do zmiany okresu drgań.

Za drgania podłużne i poprzeczne odpowiadają dwa różne zjawiska – więc synchronizację bardzo trudno jest tu uzyskać.

A więc masa wahadła rozkłada się na większym obszarze. A pamiętajmy – im bliżej oso obrotu – tym większa częstość drgań własnych. Niestety wszystko połączone jest nitką i poszczególne elementy nici ze sobą oddziałują, podobnie jak oddziałują na zawieszoną masę.

Wahadło drga drganiami harmonicznymi tylko wtedy gdy wychylenie wahadła jest niewielkie. W praktyce oznacza to około 4 stopnie kątowe – czyli nie powinniśmy wychylać metrowego wahadła na większą odległość niż… 6cm. Jeśli kąt będzie większy, to siła ściągająca nie będzie już proporcjonalna do wychylenia, ale będzie mniejsza. I znów obliczenia stają się na tyle trudne, że problem w zasadzie można rozwiązać jedynie numerycznie.

Jeśli od siły ściągającej odejmiemy siłę oporów, proporcjonalna do prędkości – to nasze wahadło także będzie się poruszało wolniej, z tą różnicą, że siła ściągająca będzie się zmniejszała przy zbliżaniu się do położenia równowagi.

A może by tak dobrać układ doświadczalny by te dwa wpływy się zniosły? Moglibyśmy używać dużych wychyleń i dużych prędkości. Niestety. Jedna zależność jest typu kwadratowego, druga – sinus i są one podobne tylko w nieco większym zakresie. Ale i tak nie możemy stosować proponowanego wzoru bez stosownej poprawki.

I wreszcie na koniec, gdy już wszystko uwzględnimy w projektowaniu eksperymentu. Użyjemy bardzo długiego wahadła i dużej masy, by ograniczyć wpływ oporu powietrza i ustrzeżemy się od przeciągów, musimy uwzględnić ułomność naszych przyrządów pomiarowych oraz to, że zarówno długość jak i czas możemy mierzyć jedynie z ograniczona dokładnością.

Dlatego każde doświadczenie powtarzamy w zapisujemy wszystkie uzyskane wyniki. I nie dziwmy się, że będą one różne.