Mekaniikka
Voimalaboratorio
Katso laatikon kiihtyvän tasaisesti levosta yhden vakion voiman vaikutuksesta – a = F/m.
Voimalaboratorio – interaktiivinen Mekaniikka-simulaatio. Katso laatikon kiihtyvän tasaisesti levosta yhden vakion voiman vaikutuksesta – a = F/m. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Newtonin toinen laki
Kappaleeseen vaikuttava resultanttivoima tuottaa kiihtyvyyden: F = ma. Suurempi voima tai pienempi massa tarkoittaa suurempaa kiihtyvyyttä.
Newtonin toinen laki yhdistää voiman, massan ja kiihtyvyyden. Kun yksi vaakasuora työntö vaikuttaa palikkaan kitkattomalla lattialla, resultanttivoima on yhtä suuri kuin kyseinen työntö. Palikka kiihtyy tasaisesti levosta resultanttivoiman suuntaan.
- F = ma
- a = F / m
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Työnnät laatikkoa kitkattoman lattian yli vakiolla voimalla. Jos työnnät raskaampaa laatikkoa samalla voimalla, kiihtyykö se nopeammin, hitaammin vai samalla nopeudella kuin kevyempi laatikko?
Punniteltavat ennusteet
- Raskaampi laatikko kiihtyy nopeammin
- Molemmat laatikot kiihtyvät samalla nopeudella
- Raskaampi laatikko kiihtyy hitaammin
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Massa (kg)
- Kohdistettu voima (N)
Mitä mittaat:
- Nopeus kohdassa t = 1 s (m/s)
- Liikemäärä kohdassa t = 1 s (kg·m/s)
Miten tutkimus etenee
- Avaa Voimalaboratorio-esiasetuksen. Yksittäinen laatikko on levossa kitkattomalla lattialla, ja yksi vakio voima työntää sitä eteenpäin.
- Varmista, että nopeusanturi on kiinnitetty laatikkoon, ja tarkista laatikon massa sekä kohdistetun voiman suuruus Ominaisuudet-paneelissa.
- Jokaiselle alla olevalle riville aseta laatikon massa ja voiman suuruus Ominaisuudet-paneelissa täsmäämään, suorita simulaatio täsmälleen 1 sekunnin ajan (60 ruutua) ja lue anturin nopeus.
Hallitseva yhtälö
Newtonin toinen laki — F = m·a
Kappaleeseen vaikuttava resultanttivoima on yhtä suuri kuin sen massa kertaa kiihtyvyys. Tässä yksi vakio voima kiihdyttää laatikkoa levosta, joten kiinteän ajan jälkeen mitattu nopeus paljastaa voiman tuottaman kiihtyvyyden.
Liikemäärä — p = m·v
Liikemäärä on massa kertaa nopeus. Jokainen suoritus alkaa levosta, joten 1 sekunnin hetken liikemäärä osoittaa, kuinka paljon liikettä sama työntö rakentaa erimassaisiin laatikoihin.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Jokaiselle riville jaa kohdistettu voima massalla. Miten se arvo vertautuu 1 sekunnin jälkeen mittaamaasi nopeuteen? Mitä suureta olet juuri laskenut?
- Vertaa rivejä 1 ja 3 (sama voima, eri massa). Kuinka paljon massan kaksinkertaistaminen muutti syntyvää nopeutta saman 1 sekunnin työnnön jälkeen?
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Tämä lattia on kitkaton. Ennusta, miten nopeuslukemasi muuttuisivat, jos pienehkö vakio kitkavoima vaikuttaa myös laatikkoon. Ennustaisiko pelkkä kohdistetun voiman jakaminen massalla edelleen syntyvän kiihtyvyyden?
- Ostoskärryn ja lastatun toimituskuormurin voi molempia työntää saman voiman tuottava moottori. Käytä dataasi selittääksesi, miksi ne eivät kiihdy samalla nopeudella.
- 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
- Tervetuloa voimalaboratorioon
- Valitse palikka
- Paina Toista
- Tasainen kiihtyvyys
- Avaa data
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →