Mechanika
Závaží na pružině
Sleduj, jak závaží kmitá nahoru a dolu v harmonickém pohybu.
Závaží na pružině — interaktivní simulace Mechanika. Sleduj, jak závaží kmitá nahoru a dolu v harmonickém pohybu. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Kmitání pružiny
Závaží na pružině kmitá, protože pružina vyvíjí vratnou sílu úměrnou výchylce (Hookův zákon).
Když je pružina natažena nebo stlačena, táhne závaží zpět do rovnováhy. Energie se mění mezi potenciální energií pružiny a kinetickou energií a vzniká harmonický pohyb.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Když zdvojnásobíš hmotnost visící na pružině, zdvojnásobí se perioda kmitů?
Predikce k zvážení
- Perioda se zdvojnásobí.
- Perioda zůstane stejná.
- Perioda se zvětší, ale méně než na dvojnásobek.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Hmotnost (kg)
- Tuhost pružiny (N/m)
Co měříš:
- Perioda (s)
- Rovnovážné prodloužení (m)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu Závaží na pružině v modulu Mechanika. Míček (závaží) visí na pružině ukotvené nad ním.
- Poznamenej sondu rychlosti už připojenou k závaží — hlásí okamžitou rychlost závaží při kmitání.
- Pro každý řádek nastav hmotnost závaží a tuhost pružiny, přitáhni závaží mírně dolů, pusť ho a nech ho kmitat a ustálit se.
Řídící rovnice
Perioda pružiny (harmonický pohyb) — T = 2π·√(m / k)
Pro hmotnost kmitající na ideální pružině závisí perioda jen na hmotnosti a tuhosti pružiny — ne na amplitudě ani na gravitaci.
Kinetická energie v rovnováze — KE = ½·m·v²
Rychlost závaží je největší při průchodu rovnovážným bodem; odečti tu vrcholovou rychlost ze sondy a zjisti tamní kinetickou energii.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Použij T = 2π√(m/k), spočti periodu pro každý řádek a porovnej s hodnotou, kterou jsi změřil v sandboxu.
- Řádky 1 a 3 mají hmotnosti v poměru 1:4. O jaký činitel se změnila perioda? Odpovídá to √4 = 2?
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Kdybys místo hmotnosti zvětšil tuhost pružiny k, zvětšila by se perioda, nebo zmenšila? Načrtní trend, který očekáváš.
- Závaží viditelně visí níž pod gravitací (rovnovážné prodloužení = mg/k), a přesto gravitace g nevystupuje v T = 2π√(m/k). Vysvětli, proč perioda gravitací není ovlivněna, i když rovnovážná poloha je.
- 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
- Vítej v Závaží na pružině
- Vyber závaží
- Stiskni Spustit
- Nahoru a dolů
- Otevři data
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →