Μηχανική
Εργαστήριο δυνάμεων
Δες το κουτί να επιταχύνει σταθερά από την ηρεμία κάτω από μία σταθερή εφαρμοζόμενη δύναμη — a = F/m.
Εργαστήριο δυνάμεων — διαδραστική προσομοίωση Μηχανική. Δες το κουτί να επιταχύνει σταθερά από την ηρεμία κάτω από μία σταθερή εφαρμοζόμενη δύναμη — a = F/m. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
Συνισταμένη δύναμη σε ένα αντικείμενο παράγει επιτάχυνση: F = ma. Μεγαλύτερη δύναμη ή μικρότερη μάζα σημαίνει μεγαλύτερη επιτάχυνση.
Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα συνδέει τη δύναμη, τη μάζα και την επιτάχυνση. Όταν μία μόνο οριζόντια ώθηση ασκείται σε σώμα σε πάτωμα χωρίς τριβή, η συνισταμένη δύναμη ισούται με αυτή την ώθηση. Το σώμα επιταχύνει σταθερά από ηρεμία προς την κατεύθυνση της συνισταμένης δύναμης.
- F = ma
- a = F / m
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Σπρώχνεις ένα κουτί σε πάτωμα χωρίς τριβή με σταθερή δύναμη. Αν σπρώξεις ένα βαρύτερο κουτί με την ίδια δύναμη, θα επιταχύνει πιο γρήγορα, πιο αργά ή με τον ίδιο ρυθμό με ένα ελαφρύτερο κουτί;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Το βαρύτερο κουτί επιταχύνει πιο γρήγορα
- Και τα δύο κουτιά επιταχύνουν με τον ίδιο ρυθμό
- Το βαρύτερο κουτί επιταχύνει πιο αργά
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Μάζα (kg)
- Ασκούμενη δύναμη (N)
Τι μετράς:
- Ταχύτητα στο t = 1 s (m/s)
- Ορμή στο t = 1 s (kg·m/s)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή Εργαστήριο δυνάμεων. Ένα μόνο κουτί βρίσκεται σε ηρεμία σε πάτωμα χωρίς τριβή με μία σταθερή δύναμη να το σπρώχνει προς τα εμπρός.
- Επιβεβαίωσε ότι ο αισθητήρας ταχύτητας είναι συνδεδεμένος στο κουτί, μετά έλεγξε τη μάζα του κουτιού και την ένταση της ασκούμενης δύναμης στο πάνελ Ιδιότητες.
- Για κάθε γραμμή παρακάτω, ρύθμισε τη μάζα του κουτιού και την ένταση της δύναμης στο πάνελ Ιδιότητες ώστε να ταιριάζουν, τρέξε την προσομοίωση για ακριβώς 1 δευτερόλεπτο (60 καρέ), και διάβασε την ταχύτητα του αισθητήρα.
Κυρίαρχη εξίσωση
Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα — F = m·a
Η συνισταμένη δύναμη σε αντικείμενο ισούται με τη μάζα του επί την επιτάχυνσή του. Εδώ μία μόνο σταθερή δύναμη επιταχύνει το κουτί από ηρεμία, ώστε η ταχύτητα που μετράται μετά από σταθερό χρόνο αποκαλύπτει την επιτάχυνση που παρήγαγε αυτή η δύναμη.
Ορμή — p = m·v
Η ορμή είναι μάζα επί ταχύτητα. Κάθε δοκιμή ξεκινά από ηρεμία, ώστε η ορμή στο σημείο των 1 δευτερολέπτου δείχνει πόση κίνηση χτίζει η ίδια ώθηση σε κουτιά διαφορετικής μάζας.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για κάθε γραμμή, διαίρεσε την ασκούμενη δύναμη με τη μάζα. Πώς συγκρίνεται αυτή η τιμή με την ταχύτητα που μέτρησες μετά από 1 δευτερόλεπτο; Τι μέγεθος μόλις υπολόγισες;
- Σύγκρινε τις γραμμές 1 και 3 (ίδια δύναμη, διαφορετική μάζα). Πόσο άλλαξε ο διπλασιασμός της μάζας την προκύπτουσα ταχύτητα μετά από την ίδια ώθηση 1 δευτερολέπτου;
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Αυτό το πάτωμα είναι χωρίς τριβή. Πρόβλεψε πώς θα άλλαζαν οι ενδείξεις ταχύτητάς σου αν μια μικρή σταθερή δύναμη τριβής ασκούνταν επίσης στο κουτί. Θα προέβλεπε ακόμη η διαίρεση της ασκούμενης δύναμης με τη μάζα μόνη την προκύπτουσα επιτάχυνση;
- Ένα καρότσι ψησταριάς και ένα φορτωμένο φορτηγό παράδοσης μπορούν και τα δύο να ωθούνται από κινητήρα που παράγει την ίδια δύναμη. Χρησιμοποίησε τα δεδομένα σου για να εξηγήσεις γιατί δεν επιταχύνουν με τον ίδιο ρυθμό.
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- Καλώς όρισες στο εργαστήριο δυνάμεων
- Επίλεξε το σώμα
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Σταθερή επιτάχυνση
- Άνοιξε τα δεδομένα
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →