Μηχανική
Αντίθετες δυνάμεις
Δες το κουτί να επιβραδύνεται, να σταματά και μετά να αντιστρέφεται κάτω από δύναμη μικρότερη από όση θα χρειαζόταν η ορμή του για άμεσο σταμάτημα.
Αντίθετες δυνάμεις — διαδραστική προσομοίωση Μηχανική. Δες το κουτί να επιβραδύνεται, να σταματά και μετά να αντιστρέφεται κάτω από δύναμη μικρότερη από όση θα χρειαζόταν η ορμή του για άμεσο σταμάτημα. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Συνισταμένη δύναμη και επιβράδυνση
Όταν μια δύναμη αντιτίθεται στην κίνηση, η συνισταμένη δύναμη είναι μικρότερη από οποιαδήποτε από τις δύο μεμονωμένα και το αντικείμενο επιβραδύνεται.
Αυτό το σώμα κινείται δεξιά αλλά δέχεται δύναμη που ασκείται προς τα αριστερά. Η συνισταμένη δύναμη είναι το διανυσματικό άθροισμα όλων των δυνάμεων, ώστε το σώμα επιβραδύνεται, σταματά και μπορεί να αντιστρέψει κατεύθυνση — μια συγκεκριμένη περίπτωση του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα με αντίθετες συνεισφορές.
- F_net = ΣF
- a = F_net / 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
Ένα σώμα που κινείται προς τα δεξιά έλκεται από σταθερή δύναμη στην αντίθετη κατεύθυνση. Τι συμβαίνει στην κίνησή του με τον χρόνο;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Επιβραδύνεται και έρχεται σε μόνιμη στάση
- Επιβραδύνεται, σταματά, και μετά επιταχύνει κινούμενο στην αντίθετη κατεύθυνση
- Επιβραδύνεται σύντομα, και μετά συνεχίζει με μειωμένη σταθερή ταχύτητα
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Μάζα m (kg)
- Αρχική ταχύτητα v₀ (m/s)
- Αντίθετη δύναμη F (N)
Τι μετράς:
- Αρχική ορμή p = mv (kg·m/s)
- Ταχύτητα στο t = 4 s (m/s)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προσομοίωση αντίθετων δυνάμεων και πάτησε Επαναφορά.
- Ενεργοποίησε τον αισθητήρα ταχύτητας στο σώμα.
- Για κάθε δοκιμή, ρύθμισε την αρχική ταχύτητα του σώματος, πάτησε Αναπαραγωγή, κάνε παύση στο t = 4 s με τη χρονογραμμή, και κατέγραψε την ένδειξη ταχύτητας.
Κυρίαρχη εξίσωση
Ορμή — p = m·v
Η μάζα και η αρχική ταχύτητα του σώματος ορίζουν την ορμή του πριν δράσει η αντίθετη δύναμη.
Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα — F = m·a
Η σταθερή αντίθετη δύναμη διαιρεμένη με τη μάζα δίνει τη σταθερή επιβράδυνση του σώματος, που είναι αυτό που το επιβραδύνει, το σταματά και τελικά το αντιστρέφει.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Δείξε τη διαδικασία σου υπολογίζοντας την αρχική ορμή p = mv για μία δοκιμή.
- Χρησιμοποιώντας a = F/m, πρόβλεψε την ταχύτητα του σώματος στο t = 4 s για κάθε δοκιμή και σύγκρινέ την με τον πίνακά σου. Κινείται ακόμη το σώμα στην αρχική του διεύθυνση, βρίσκεται στιγμιαία σε ηρεμία, ή κινείται προς τα πίσω;
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Αν η μάζα του σώματος διπλασιαζόταν ενώ η αντίθετη δύναμη έμενε ίδια, θα χρειαζόταν περισσότερο ή λιγότερο χρόνο για να σταματήσει; Εξήγησε χρησιμοποιώντας F = ma.
- Πραγματικά σώματα που ολισθαίνουν σε πραγματική επιφάνεια νιώθουν επίσης τριβή. Θα έκανε η τριβή το σώμα να σταματήσει νωρίτερα ή αργότερα από ό,τι προβλέπει αυτή η ιδανικοποιημένη προσομοίωση;
- 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 στις Αντίθετες δυνάμεις
- Επίλεξε το σώμα
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Επιβράδυνση
- 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 →