Masa na opruzi: jednostavno harmoničko gibanje
1 · Predviđanje
Ako udvostručiš masu koja visi na opruzi, udvostručuje li se period titranja?
- Period se udvostručuje.
- Period ostaje isti.
- Period raste, ali manje od dvostruko.
2 · Postava
- Otvori postav Masa na opruzi u modulu Mehanika. Loptica (uteg) visi s opruge usidrene iznad nje.
- Zabilježi sondu brzine već pričvršćenu na uteg — javlja trenutačnu brzinu utega dok titra.
- Za svaki redak postavi masu utega i krutost opruge, povuci uteg malo dolje, pusti ga i neka titra i smiri se.
3 · Prikupljanje podataka
| Masa (kg) | Konstanta opruge (N/m) | Period (s) | Ekstenzija ravnoteže (m) |
|---|---|---|---|
| 0.50 | 30.00 | ||
| 1.00 | 30.00 | ||
| 2.00 | 30.00 |
Nacrtaj period T (s) naspram mase m (kg) za svoja tri pokušaja. Je li odnos pravac? Probaj nacrtati T naspram √m — što primjećuješ?
4 · Analiza
- Koristeći T = 2π√(m/k), izračunaj period za svaki redak i usporedi s vrijednošću koju si izmjerio u sandboxu.
- Retci 1 i 3 imaju mase u omjeru 1:4. Za koji faktor se promijenio period? Odgovara li tome √4 = 2?
5 · Proširenje
- Ako bi povećao konstantu opruge k umjesto mase, bi li period rastao ili opadao? Skiciraj trend koji očekuješ.
- Uteg vidljivo visi niže pod gravitacijom (ekstenzija ravnoteže = mg/k), a ipak se gravitacija g ne pojavljuje u T = 2π√(m/k). Objasni zašto period nije pogođen gravitacijom iako je položaj ravnoteže.
Fizika iza ovog pokusa
Period opruge (harmoničko titranje)
Za masu koja titra na idealnoj opruzi, period ovisi samo o masi i konstanti opruge — ne o amplitudi ni gravitaciji.
Kinetička energija u ravnoteži
Brzina utega najveća je pri prolasku kroz točku ravnoteže; očitaj tu vršnu brzinu sa sonde za pronalaženje kinetičke energije tamo.
Mehanika
- Gibanje projektila i kinetička energija
- Loptica na kosini: energija na kosini bez trenja
- Blok na kosini s trenjem: traženje praga trenja mirovanja
- Granična brzina: pad kroz otpor zraka
- Laboratorij sila: drugi Newtonov zakon
- Suprotstavljene sile: drugi Newtonov zakon i količina gibanja
- Odbijajuća loptica: gubitak energije pri udaru
- Elastični sudari i očuvanje količine gibanja
- Neelastični sudar i očuvanje količine gibanja
- Newtonovo njihalo: prijenos količine gibanja i energije
- Jednostavno njihalo
- Jednoliko kružno gibanje i centripetalna sila