Tasainen ympyräliike ja sentripetalivoima

1 · Ennusta

Tangossa oleva pallo kiertää kiinteää keskustukipistettä vakionopeudella. Jos lisäät pallon kiertonopeutta pitäen säteen samana, piteneekö yhden täyden kierroksen aika (jaksonaika), lyheneekö vai pysyykö samana?

• Jaksonaika pitenee (yksi kierros vie enemmän aikaa).
• Jaksonaika pysyy samana (nopeus ei vaikuta jaksonaikaan).
• Jaksonaika lyhenee (yksi kierros vie vähemmän aikaa).

2 · Kokoa

1. Avaa Ympyräliike-esiasetuksen. Kirjaa tangon pituus (kiertoratasäde) ja pallon massa ja varmista, että painovoima on pois päältä – pelkkä tangon antama voima kaartaa radan.
2. Varmista, että nopeusanturi on kiinnitetty palloon, ja pudota ajastin pallon päälle, jotta voit ajoittaa yhden täyden kierroksen.
3. Jokaiselle alla olevalle suoritukselle aseta pallon massa, tangon pituus (säde) ja sen alkutangentinopeus, paina sitten Toista ja ajoita yksi täysi kierros.

3 · Kerää data

Kuvaa jaksonaika T (y-akseli) arvoa r/v vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Kuvaile viivan muoto.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle näytä laskusi laskemalla jaksonaika asettamastasi säteestä ja nopeudesta (T = 2πr/v) ja vertaa sitä ajastimen lukemaan simulaatiossa.
2. Kolmen suorituksesi välillä, miten nopeuden lisääminen kiinteällä säteellä muuttaa jaksonaikaa? Miten säteen lisääminen kiinteällä nopeudella muuttaa jaksonaikaa? Selitä molemmat kaavalla T = 2πr/v.

5 · Laajenna

1. Tämä esiasetus kytkee painovoiman pois, jotta liike on aidosti tasaista. Jos painovoima kytkettäisiin takaisin päälle ja tangon piirtäisi edelleen vaakasuoraa ympyrää, pysyisikö pallon nopeus vakiona koko kierroksen ajan? Miksi tai miksi ei?
2. Todellinen kiertävä kappale (kuten narussa heilautettu pallo) menettää hieman energiaa ilmanvastukseen ja tukipisteeseen joka kierroksella. Odotatko sen mitatun jaksonaajan pysyvän täydellisenä vakiona monien kierrosten yli vai ajautuvan – ja mihin suuntaan?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia