Mehanika
Njihalo
Gledaj kako se uteg ubrzava na dnu i zastaje na vrhu svakog njihanja.
Njihalo — interaktivna simulacija: Mehanika. Gledaj kako se uteg ubrzava na dnu i zastaje na vrhu svakog njihanja. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Jednostavno harmoničko gibanje
Njihalo se njiše amo-tamo jer gravitacija daje silu vraćanja prema ravnoteži. Za male kutove gibanje je približno jednostavno harmoničko.
Kad se uteg pomakne, komponenta gravitacije duž luka vuče ga natrag prema najnižoj točki. Ta sila vraćanja čini da uteg titra — ubrzava na dnu, usporava na krajnjim točkama i ponavlja u pravilnom ciklusu.
- T ≈ 2π√(L/g) (mali kutovi)
- Sila vraćanja ∝ otklon (mali θ)
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Ako udvostručiš duljinu njihala, što se događa s periodom? Mijenja li uopće teži uteg period?
Predviđanja za odvagnuti
- Duže njihalo ima dulji period (njiše se sporije); masa nema učinka.
- Duže njihalo ima kraći period (njiše se brže).
- Teži uteg njiše se sporije, bez obzira na duljinu užeta.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Masa (kg)
- Duljina užeta (m)
- Kut puštanja (°)
Što mjeriš:
- Period (s)
- Maksimalna brzina (m/s)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav Njihalo u sandboxu mehanike.
- Potvrdi da je sonda brzine na utegu aktivna u ploči Matematika — očitavat ćeš njezinu vršnu vrijednost na dnu svakog njihaja.
- Za svaki redak postavi masu utega, duljinu užeta i kut puštanja od vertikale, a zatim pusti uteg i pusti ga da se njiše.
Odgovarajuća jednadžba
Period njihala (mali kutovi) — T = 2π·√(L / g)
Za male kutove puštanja, period jednostavnog njihala ovisi samo o duljini i gravitaciji — ne o masi utega niti o visini puštanja.
Gravitacijska potencijalna energija — PE = m·g·h
Visina s koje uteg pada od točke puštanja do dna njihaja, h = L(1 − cos θ₀), određuje koliko se potencijalne energije pretvara u kinetičku — i time koliko brzo se uteg giba na dnu.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan redak izračunaj maksimalnu brzinu utega na dnu njihaja koristeći očuvanje energije (½mv² = mgh, uz h = L(1 − cos θ₀)) i usporedi sa svojim očitanjem sonde brzine uživo. Slažu li se?
- Pogledaj stupac perioda kroz sva tri retka. Ovisi li o masi utega? Koristi formulu za objašnjenje.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Formula perioda T = 2π√(L/g) pretpostavlja male kutove puštanja. Predvidi što se događa sa stvarnim periodom kako kut puštanja raste preko 30° — bi li izmjereni period sandboxa i dalje odgovarao formuli?
- Na dnu njihaja njihalo se giba najbrže. Gdje je otišla njegova početna gravitacijska potencijalna energija i zašto ukupna ostaje (gotovo) stalna kroz mnogo njihanja?
- 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
- Dobro došli u njihalo
- Odaberi uteg
- Pritisni Pokreni
- Amo-tamo
- Otvori podatke
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →