Mechanika
Körmozgás
A labda állandó sugáron kering: a rúd feszültsége a centripetális erő (F = m·v²/r), mindig a középpont felé mutat. Tegyél egy Stoppert a labdára a keringési periódus kiolvasásához.
Körmozgás — interaktív Mechanika szimuláció. A labda állandó sugáron kering: a rúd feszültsége a centripetális erő (F = m·v²/r), mindig a középpont felé mutat. Tegyél egy Stoppert a labdára a keringési periódus kiolvasásához. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Egyenletes körmozgás
Egy körpályán állandó sebességgel mozgó test mégis gyorsul a középpont felé, mert a sebesség iránya folyamatosan változik.
A centripetális gyorsulás befelé mutat akkor is, amikor a sebesség állandó. Egy rúdra fűzött labdánál a rúd szolgáltatja a centripetális erőt, amely a pályát körre hajlítja.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egy rúd végén köröző labda állandó sebességgel kering egy rögzített központi forgáspont körül. Ha a labda keringési sebességét megnöveled, a sugár változatlan tartásával, a teljes kör megtételéhez szükséges idő (a periódus) hosszabb, rövidebb lesz vagy ugyanaz marad?
Mérlegelendő jóslatok
- A periódus hosszabb lesz (több idő kell körönként).
- A periódus ugyanaz marad (a sebesség nem befolyásolja a periódust).
- A periódus rövidebb lesz (kevesebb idő kell körönként).
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Tömeg m (kg)
- Sugár r (m)
- Keringési sebesség v (m/s)
Amit mérsz:
- Centripetális erő F = mv²/r (N)
- Periódus T (1 kör) (s)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a Körmozgás előbeállítást. Jegyezd fel a rúd hosszát (a pálya sugarát) és a labda tömegét, és ellenőrizd, hogy a gravitáció ki van-e kapcsolva — egyedül a rúd szolgáltatja az utat görbítő erőt.
- Ellenőrizd, hogy a sebességmérő a labdán van, és dobj egy Stoppert a labdára egy teljes fordulat időméréséhez.
- Minden alábbi mérésnél állítsd be a labda tömegét, a rúd hosszát (sugár) és a kezdeti tangenciális sebességét, majd nyomd meg az Indítást, és mérd meg egy teljes kör idejét.
Vezéregyenlet
Centripetális erő — F = m·v² / r
A befelé irányuló erő, amelyet a rúdnak kell szolgáltatnia, hogy a labda körben mozogjon egyenes vonal helyett. A labda tömegétől, (állandó) keringési sebességétől és a kör sugarától függ — ez a feszültség, amelyet a rúdban éreznél minden mérés beállításánál.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél mutasd meg a periódus kiszámítását a beállított sugárból és sebességből (T = 2πr/v), és hasonlítsd a szimuláció Stopperéhez.
- A három mérésedben a rögzített sugárnál megnövelt sebesség hogyan változtatja a periódust? A rögzített sebességnél megnövelt sugár hogyan változtatja? Magyarázd meg mindkettőt a T = 2πr/v-vel.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Ez az előbeállítás kikapcsolja a gravitációt, hogy a mozgás valóban egyenletes legyen. Ha a gravitáció vissza lenne kapcsolva, és a rúd még vízszintes kört írna le, a labda sebessége állandó maradna-e a teljes körben? Miért vagy miért nem?
- Egy valódi keringő objektum (például kézzel pörgetett zsinóron lévő labda) minden körben kis energiát veszít légellenállásra és a forgáspontra. A mért periódusa tökéletesen állandó maradna sok körön át, vagy eltolódna — és mely irányba?
- AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
- General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Üdv a Körmozgásnál
- Válaszd ki a labdát
- Nyomd meg az Indítást
- Folyamatos kanyarodás
- Nyisd meg az adatokat
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.