Mekaniikka
Heittoliike
Katso parabelia, kun painovoima kaartaa radan alaspäin.
Heittoliike – interaktiivinen Mekaniikka-simulaatio. Katso parabelia, kun painovoima kaartaa radan alaspäin. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Liikkeen riippumattomuus
Vaaka- ja pystyliike ovat riippumattomia. Vaakanopeus pysyy vakiona (ilmanvastus ohitetaan), kun taas painovoima vetää kappaletta alaspäin.
Galileo osoitti, ettei heitetyyn kappaleen vaakaliike vaikuta sen pystypudotukseen. Voit käsitellä liikkeen kahtena erillisenä ongelmana: vakionopeutena x-suunnassa ja vakiona kiihtyvyytenä y-suunnassa painovoiman vuoksi. Niiden yhdistäminen piirtää paraabelin.
- x = v₀ cos θ · t
- y = v₀ sin θ · t − ½gt²
- Kantama R ≈ (v₀² sin 2θ) / g
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
Jos laukaiset pallon nopeammin, miten sen liike-energia laukaisuhetkellä ja suurin korkeus muuttuvat?
Punniteltavat ennusteet
- Molemmat kasvavat
- Ne pysyvät samana
- Liike-energia kasvaa, mutta korkeus pysyy samana
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Massa m (kg)
- Laukaisunopeus v (m/s)
Mitä mittaat:
- KE = ½mv² (J)
- Suurin korkeus h (m)
Miten tutkimus etenee
- Avaa heittoliikesimulaatio ja paina Nollaa.
- Ota käyttöön nopeusanturi ja korkeuslukema — korkeus mitataan LATTIASTA, ei laukaisupisteestä, joten se sisältää pallon kiinteän 1,2 m laukaisukorkeuden.
- Aseta laukaisunopeus jokaiselle alla olevalle suoritukselle, paina Toista ja kirjaa huippuarvot.
Hallitseva yhtälö
Liike-energia — KE = ½·m·v²
Liikkeen energia laukaisuhetkellä, massasta ja jokaiselle suoritukselle asettamastasi laukaisunopeudesta.
Gravitaatiopotentiaalienergia — PE = m·g·h
Pallo sisältää potentiaalienergiaa huippu-korkeudessa, mitattuna pallon korkeudesta LATTIAN yli — ei laukaisupisteestä. Koska laukaisulla on kulma (ei suoraan ylöspäin), vain laukaisun nopeuden pystykomponentti muuttuu ylimääräiseksi nousuksi laukaisun yläpuolelle: se kuljettaa 64 % laukaisun kineettisestä energiasta tässä kulmassa (loput pysyvät vaakaliikkeinä, silti olemassa huipulla). Mutta luetun korkeuden sisällä on myös pallon kiinteä 1.2 m laukaisun korkeus lattian yläpuolella, joten potentiaalienergia huipulla on m·g·(1.2 m + rise) — ei yksinkertaisesti 0.64× laukaisun kineettinen energia, ja niiden välinen suhde muuttuu nopeuden kanssa eikä pysy vakiona.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Näytä laskusi laskemalla KE = ½mv² yhdelle suoritukselle ja vertaa sitä simulaation liike-energialukemaan.
- Kuvaile laukaisun liike-energian ja suurimman korkeuden välinen suhde. Onko se lineaarinen? Siteeraa lukuja taulukostasi.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Vakiolla nopeudella, mikä laukaisukulma antaa suurimman korkeuden? Selitä miksi.
- Todelliset ammukset eivät saavuta korkeutta, jonka taulukkosi ennustaa. Minne puuttuva energia menee?
- AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
- IB Physics — A.1 Kinematics
- General High School Physics — Motion & kinematics
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Ennusta: mitä suurimmalle korkeudelle tapahtuu?
- Muuta: aseta laukaisunopeudeksi 8 m/s
- Suorita: tallenna kaksi suoritusta
- Lue kuvaaja
- Selitä: mitä havaitsit?
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →