Механика
Тяло на пружина
Гледай как тялото се люлее нагоре-надолу в хармонично колебание.
Тяло на пружина — интерактивна симулация Механика. Гледай как тялото се люлее нагоре-надолу в хармонично колебание. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Колебание на пружина
Тяло на пружина осцилира, защото пружината упражнява възстановяваща сила, пропорционална на отклонението (закон на Хук).
Когато е опъната или свита, пружината дърпи тялото обратно към равновесие. Енергията се разменя между потенциална енергия на пружината и кинетична енергия, произвеждайки хармонично колебание.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
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
Ако удвоиш масата, висяща на пружината, удвоява ли се периодът на колебанието?
Предсказвания за преценка
- Периодът се удвоява.
- Периодът остава същият.
- Периодът нараства, но с по-малко от двойно.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Маса (kg)
- Коефициент на твърдост (N/m)
Какво измерваш:
- Период (s)
- Равновесно удължаване (m)
Как протича изследването
- Отвори настройката тяло на пружина в модула Механика. Топка (тежестта) виси на пружина, закотвена над нея.
- Отбележи сензора за скорост, вече прикрепен към тежестта — той отчита моментната скорост на тежестта, докато осцилира.
- За всеки ред задай масата на тежестта и твърдостта на пружината, дръпни тежестта леко надолу, пусни я и остави да осцилира и да се установи.
Управляващо уравнение
Период на пружината (хармонично колебание) — T = 2π·√(m / k)
За маса, осцилираща на идеална пружина, периодът зависи само от масата и коефициента на твърдост — не от амплитудата или гравитацията.
Кинетична енергия при равновесие — KE = ½·m·v²
Скоростта на тежестта е най-голяма, докато минава през равновесната точка; прочети тази пикова скорост от сензора, за да намериш кинетичната ѝ енергия там.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- С T = 2π√(m/k) изчисли периода за всеки ред и сравни със стойността, която измери в пясъчника.
- Редове 1 и 3 имат маси в отношение 1:4. С какъв фактор се промени периодът? Съответства ли на √4 = 2?
Къде това се появява извън лабораторията
- Ако увеличиш коефициента на твърдост k вместо масата, периодът щеше да нараства или намалява? Скицирай очаквания тренд.
- Тежестта видимо виси по-ниско под гравитация (равновесно удължаване = mg/k), ала гравитацията g не се появява в T = 2π√(m/k). Обясни защо периодът не е засегнат от гравитацията, макар равновесното положение да е.
- AP Physics 1 — Unit 7: Oscillations
- AP Physics C: Mechanics — Unit 7: Oscillations
- IB Physics — A.1 Kinematics
- IB Physics — C.1 Simple harmonic motion
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- Добре дошъл при тялото на пружина
- Избери тежестта
- Натисни Пусни
- Нагоре и надолу
- Отвори данните
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →