Механика
Движение по окръжност
Топката се движи по окръжност с постоянен радиус: опънът на пръта е центростремителната сила (F = m·v²/r), винаги насочен към центъра. Постави Секундомер върху топката, за да прочетеш периода на обращение.
Движение по окръжност — интерактивна симулация Механика. Топката се движи по окръжност с постоянен радиус: опънът на пръта е центростремителната сила (F = m·v²/r), винаги насочен към центъра. Постави Секундомер върху топката, за да прочетеш периода на обращение. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Равномерно движение по окръжност
Обект в окръжност с постоянна скорост пак ускорява към центъра, защото посоката на скоростта се променя непрекъснато.
Центростремителното ускорение сочи навътре дори при постоянна скорост. За топка на прът, прътът осигурява центростремителната сила, която огъва пътя в окръжност.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Резюме на изследването
Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията
Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.
Водещ въпрос
Топка на прът обикаля фиксиран централен пивот с постоянна скорост. Ако увеличиш орбиталната скорост на топката, запазвайки радиуса, времето за една пълна обиколка (периодът) става по-дълго, по-кратко или остава същото?
Предсказвания за преценка
- Периодът става по-дълъг (отнема повече време на обиколка).
- Периодът остава същият (скоростта не влияе на периода).
- Периодът става по-кратък (отнема по-малко време на обиколка).
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Маса m (kg)
- Radius r (m)
- Орбитална скорост v (m/s)
Какво измерваш:
- Центростремителна сила F = mv²/r (N)
- Период T (1 обиколка) (s)
Как протича изследването
- Отвори настройката движение по окръжност. Отбележи дължината на пръта (орбиталния радиус) и масата на топката, и провери, че гравитацията е изключена — само прътът осигурява силата, която извива пътя.
- Провери, че сензорът за скорост е прикрепен към топката, и постави Секундомер на топката, за да измериш една пълна обиколка.
- За всеки опит долу задай масата на топката, дължината на пръта (радиуса) и началната ѝ тангенциална скорост, после натисни Пусни и измери една пълна обиколка.
Управляващо уравнение
Центростремителна сила — F = m·v² / r
Насочената навътре сила, която прътът трябва да доставя, за да движи топката по окръжност вместо по права. Зависи от масата на топката, нейната (постоянна) орбитална скорост и радиуса на окръжността — това е опънът, който би усетил в пръта при настройките на всеки опит.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- За един опит покажи сметката си за периода от зададените радиус и скорост (T = 2πr/v) и сравни с показанието на Секундомера в симулацията.
- В трите си опита как увеличаването на скоростта при фиксиран радиус променя периода? Как увеличаването на радиуса при фиксирана скорост променя периода? Обясни и двете с T = 2πr/v.
Къде това се появява извън лабораторията
- Тази настройка изключва гравитацията, за да е движението истински равномерно. Ако гравитацията се включеше отново и прътът очертаваше пак хоризонтална окръжност, щеше ли скоростта на топката да остане постоянна през цялата обиколка? Защо или защо не?
- Истински обикалящ обект (като топка на въже, размахвана на ръка) губи малко енергия от въздушно съпротивление и от пивота на всяка обиколка. Очакваш ли измереният му период да остане идеално постоянен през много обиколки, или да се измества — и в коя посока?
- AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
- General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Добре дошъл при движението по окръжност
- Избери топката
- Натисни Пусни
- Винаги в завой
- Отвори данните
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →