Mekanik
Masse på en fjeder
Se massen svinge op og ned i harmonisk svingning.
Masse på en fjeder — interaktiv Mekanik-simulation. Se massen svinge op og ned i harmonisk svingning. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Fjedersvingning
En masse på en fjeder svinger, fordi fjederen udøver en returkraft proportional med udsvinget (Hooks lov).
Når fjederen er strakt eller sammenpresset, trækker den massen tilbage mod ligevægten. Energien veksler mellem fjederens potentielle energi og kinetisk energi, hvilket giver simpel harmonisk bevægelse.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
Hvis du fordobler massen, der hænger på fjederen, fordobles svingningstiden så?
Forudsigelser at afveje
- Svingningstiden fordobles.
- Svingningstiden forbliver den samme.
- Svingningstiden stiger, men mindre end det dobbelte.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Masse (kg)
- Fjederkonstant (N/m)
Det, du måler:
- Svingningstid (s)
- Ligevægtsudstrækning (m)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen Masse på fjeder i Mekanik-modulet. En kugle (loddet) hænger i en fjeder, der er forankret oven over.
- Bemærk fartmåleren, der allerede sidder på loddet — den angiver loddets momentane fart, mens det svinger.
- Indstil for hver række loddets masse og fjederens fjederkonstant, træk loddet let ned, slip det, og lad det svinge og falde til ro.
Styrende ligning
Fjederperiode (SHM) — T = 2π·√(m / k)
For en masse, der svinger på en ideel fjeder, afhænger svingningstiden kun af massen og fjederkonstanten — ikke af amplitude eller tyngdekraft.
Kinetisk energi i ligevægt — KE = ½·m·v²
Loddets fart er størst, når det passerer ligevægtspunktet; aflæs den maksimale fart på måleren for at finde dets kinetiske energi dér.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Brug T = 2π√(m/k) til at beregne svingningstiden for hver række, og sammenlign med den tid, du målte i sandkassen.
- Række 1 og 3 har masser i forholdet 1:4. Med hvilken faktor ændrede svingningstiden sig? Stemmer det med √4 = 2?
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Hvis du i stedet øgede fjederkonstanten k frem for massen, ville svingningstiden så stige eller falde? Skitsér den tendens, du ville forvente.
- Loddet hænger synligt lavere på grund af tyngdekraften (ligevægtsudstrækning = mg/k), men g optræder ikke i T = 2π√(m/k). Forklar, hvorfor svingningstiden ikke påvirkes af tyngdekraften, selvom ligevægtspunktet gør.
- 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
- Velkommen til Masse på fjeder
- Vælg loddet
- Tryk på Afspil
- Op og ned
- Åbn dataene
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →