Mecànica
Moviment circular
La bola orbita amb radi constant: la tensió de la barra és la força centripeta (F = m·v²/r), sempre cap al centre. Deixa anar un cronòmetre sobre la bola per llegir-ne el període orbital.
Moviment circular — simulació interactiva de Mecànica. La bola orbita amb radi constant: la tensió de la barra és la força centripeta (F = m·v²/r), sempre cap al centre. Deixa anar un cronòmetre sobre la bola per llegir-ne el període orbital. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Moviment circular uniforme
Un objecte en cercle a velocitat constant encara s'accelera cap al centre perquè la direcció de la velocitat canvia contínuament.
L'acceleració centripeta apunta cap endins encara que la velocitat sigui constant. Per a una bola en una barra, la barra proporciona la força centripeta que corba la trajectòria en un cercle.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Una bola en una barra orbita un pivot central fix a velocitat constant. Si incrementes la velocitat orbital de la bola mantenint el mateix radi, el temps d'una volta completa (el període) es fa més llarg, més curt o es queda igual?
Prediccions a valorar
- El període es fa més llarg (triga més temps per volta).
- El període es queda igual (la velocitat no afecta el període).
- El període es fa més curt (triga menys temps per volta).
Rols de les variables
El que tu defines:
- Massa m (kg)
- Radius r (m)
- Velocitat orbital v (m/s)
El que tu mesures:
- Força centripeta F = mv²/r (N)
- Període T (1 volta) (s)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit de Moviment circular. Anota la longitud de la barra (el radi de l'òrbita) i la massa de la bola, i comprova que la gravetat està desactivada: la barra tota sola subministra la força que corba la trajectòria.
- Comprova que la sonda de velocitat és adjunta a la bola, i deixa-hi caure un cronòmetre per poder mesurar una revolució completa.
- Per a cada prova de sota, defineix la massa de la bola, la longitud de la barra (radi) i la velocitat tangencial inicial, prem Reprodueix i cronometra una volta completa.
Equació governant
Força centripeta — F = m·v² / r
La força cap endins que la barra ha de subministrar per mantenir la bola en cercle en lloc de recta. Depèn de la massa de la bola, de la velocitat orbital (constant) i del radi del cercle: és la tensió que notaries a la barra amb els paràmetres de cada prova.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, mostra els càlculs del període amb el radi i la velocitat definits (T = 2πr/v) i compara'ls amb la lectura del cronòmetre de la simulació.
- Al llarg de les tres proves, com canvia el període en incrementar la velocitat a radi fix? I en incrementar el radi a velocitat fixa? Explica tots dos amb T = 2πr/v.
On apareix això més enllà del laboratori
- Aquest predefinit desactiva la gravetat perquè el moviment sigui genuïnament uniforme. Si la gravetat es tornés a activar i la barra continués traçant un cercle horitzontal, la velocitat de la bola es mantindria constant tota la volta? Per què sí o no?
- Un objecte orbitant real (com una bola en un cordill brandat a mà) perd una mica d'energia per resistència de l'aire i pel pivot a cada volta. Esperaries que el període mesurat es mantingués perfectament constant al llarg de moltes voltes, o que deriva? Cap a on?
- 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
- Benvingut a Moviment circular
- Selecciona la bola
- Prem Reprodueix
- Sempre girant
- Obre les dades
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →