Mehhaanika
Raskus vedrul
Jälgi, kuidas raskus vedrul harmooniliselt üles-alla võngub.
Raskus vedrul — interaktiivne Mehhaanika simulatsioon. Jälgi, kuidas raskus vedrul harmooniliselt üles-alla võngub. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Vedru võnkumine
Raskus vedrul võngub, sest vedru avaldab nihkega võrdelise tagasisihutava jõu (Hooke'i seadus).
Venitatuna või surutuna tõmbab vedru massi tagasi tasakaulu poole. Energia vahetub vedru potentsiaalse ja kineetilise energia vahel, luues lihtharmoonilise liikumise.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
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
Kui vedrul rippuva massi kahekordistad, kas võnkeperiood kahekordistub?
Kaalutavad ennustused
- Periood kahekordistub.
- Periood jääb samaks.
- Periood kasvab, aga vähem kui kaks korda.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Mass (kg)
- Vedru jäikustegur (N/m)
Mida sa mõõdad:
- Periood (s)
- Tasakaalunihe (m)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava raskus-vedrul eelseadistus mehaanika moodulis. Pall (raskus) ripub ülal ankurdatud vedru otsas.
- Pane tähele raskusele juba kinnitatud kiiruse sond — ta teatab raskuse hetkkiirust võnkumise ajal.
- Sea igas reas raskuse mass ja vedru jäikus, tõmba raskus veidi alla, vabasta ja lase tal võnkuda ja seattuda.
Juhtiv võrrand
Vedru periood (harmooniline võnkumine) — T = 2π·√(m / k)
Ideaalsel vedrul võnkival massil sõltub periood ainult massist ja vedru konstandist — mitte amplituudist ega gravitatsioonist.
Kineetiline energia tasakaalus — KE = ½·m·v²
Raskuse kiirus on suurim tasakaalupunkti läbimisel; loe see tippkiirus sondilt, et leida tema kineetiline energia seal.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Kasuta T = 2π√(m/k), arvuta igas reas periood ja võrdle liivakastis aega võetud väärtusega.
- Ridadel 1 ja 3 on massid suhtes 1:4. Missuguse teguriga periood muutus? Kas see kattub √4 = 2-ga?
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Kui suurendaksid vedru konstanti k massi asemel, kas periood kasvaks või kahaneks? Visanda oodatav trend.
- Raskus ripub gravitatsioonis nähtavalt madalamal (tasakaalunihe = mg/k), ometi gravitatsioon g ei ilmu T = 2π√(m/k)-s. Selgita, miks periood jääb gravitatsioonist mõjutamata, kuigi tasakaaluasend on mõjutatud.
- 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
- Tere tulemast raskuse juurde vedrul
- Vali raskus
- Vajuta Esita
- Üles-alla
- Ava andmed
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.