Mehhaanika
Ringliikumine
Kera tiirleb konstantse raadiusega: vardas olev pingejõud on tsentripetaaljõud (F = m·v²/r), alati suunatud keskpunkti poole. Lisa keral taimer, et lugeda selle tiirlemisperioodi.
Ringliikumine — interaktiivne Mehhaanika simulatsioon. Kera tiirleb konstantse raadiusega: vardas olev pingejõud on tsentripetaaljõud (F = m·v²/r), alati suunatud keskpunkti poole. Lisa keral taimer, et lugeda selle tiirlemisperioodi. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Ühtlane ringliikumine
Ringis ühtlase kiirusega liiguv keha kiireneb siiski keskpunkti poole, sest kiiruse suund muutub pidevalt.
Tsentripetaalkiirendus osutab sissepoole isegi konstantse kiirusega. Varrale kinnitatud palli jaoks annab vars tsentripetaaljõu, mis painab tee ringiks.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Varre otsas olev pall tiirleb fikseeritud kesktelje ümber konstantse kiirusega. Kui suurendad palli tiirlemiskiirust raadiust samana hoides, kas aeg ühele täistiirule (periood) saab pikemaks, lühemaks või jääb samaks?
Kaalutavad ennustused
- Periood saab pikemaks (iga tiir võtab rohkem aega).
- Periood jääb samaks (kiirus ei mõjuta perioodi).
- Periood saab lühemaks (iga tiir võtab vähem aega).
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Mass m (kg)
- Radius r (m)
- Orbiidikiirus v (m/s)
Mida sa mõõdad:
- Tsentripetaaljõud F = mv²/r (N)
- Periood T (1 tiir) (s)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava ringliikumise eelseadistus. Pane tähele varre pikkus (orbiidi raadius) ja palli mass, ning kinnita, et gravitatsioon on väljas — ainult varr annab jõu, mis teed kõverdab.
- Kinnita, et kiiruse sond on pallile kinnitatud, ja pane pallile taimer, et saaksid ühe täistiiru ajastada.
- Sea allpool iga katse jaoks palli mass, varre pikkus (raadius) ja tema algne põiksuunaline kiirus, siis vajuta Esita ja ajasta üks täistiir.
Juhtiv võrrand
Tsentripetaaljõud — F = m·v² / r
Sissepoole suunatud jõud, mida varras peab andma, et pall liiguks ringis pigem kui sirgjoones. See sõltub palli massist, tema (konstantsest) tiirlemiskiirusest ja ringi raadiusest — see on pinge, mida sa varras iga katse sätetes tunneksid.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Näita ühe katse jaoks oma arvutus perioodist seatud raadiuse ja kiirusega (T = 2πr/v) ja võrdle simulatsiooni taimeri näiduga.
- Kolme katse peale, kuidas kiiruse suurendamine fikseeritud raadiusega perioodi muudab? Kuidas raadiuse suurendamine fikseeritud kiirusega perioodi muudab? Selgita mõlemad T = 2πr/v abil.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- See eelseadistus lülitab gravitatsiooni välja, nii et liikumine on tõeliselt ühtlane. Kui gravitatsioon tagasi sisse lülitataks ja varras ikka rõhtsat ringi jälgiks, kas palli kiirus püsiks kogu tiiru jooksul konstantne? Miks või miks mitte?
- Päris tiirlev ese (nagu käega pööratav niidiratas) kaotab iga tiiruga veidi energiat õhutakistusele ja teljele. Kas ootaksid, et mõõdetud periood püsiks paljude tiirude jooksul täiuslikult konstantne või nihkuma — ja kummas suunas?
- 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
- Tere tulemast ringliikumise juurde
- Vali pall
- Vajuta Esita
- Alati pööramas
- Ava andmed
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.