Mechanika
Tömeg rugón
Nézd, ahogy a tömeg fel-le leng egyszerű harmonikus mozgással.
Tömeg rugón — interaktív Mechanika szimuláció. Nézd, ahogy a tömeg fel-le leng egyszerű harmonikus mozgással. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Rugórezgés
Egy rugón lógó tömeg azért leng, mert a rugó a kitéréssel arányos visszatérő erőt fejt ki (Hooke-törvény).
Amikor kinyújtod vagy összenyomod, a rugó visszahúzza a tömeget az egyensúlyba. Az energia a rugó helyzeti energiája és a mozgási energia között váltakozik, egyszerű harmonikus mozgást hozva létre.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
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
Ha megduplázod a rugóra akasztott tömeget, megduplázódik-e a lengés periódusa?
Mérlegelendő jóslatok
- A periódus megduplázódik.
- A periódus ugyanaz marad.
- A periódus nő, de kevesebb, mint a duplájára.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Tömeg (kg)
- Rugóállandó (N/m)
Amit mérsz:
- Periódusidő (s)
- Egyensúlyi megnyúlás (m)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a Tömeg-rugó előbeállítást a Mechanika modulban. Egy labda (a lengőtest) egy fölötte rögzített rugóról lóg.
- Vedd észre a lengőtestre már csatolt sebességmérőt — a lengés közbeni pillanatnyi sebességét mutatja.
- Minden sorhoz állítsd be a lengőtest tömegét és a rugó merevségét, húzd le kicsit a lengőtestet, engedd el, és hagyd lengeni és beállni.
Vezéregyenlet
Rugó periódusideje (harmonikus mozgás) — T = 2π·√(m / k)
Ideális rugón lengő tömegnél a periódus csak a tömegtől és a rugóállandótól függ — nem az amplitúdótól és nem a gravitációtól.
Mozgási energia egyensúlyban — KE = ½·m·v²
A test sebessége a legnagyobb, amikor áthalad az egyensúlyi ponton; olvasd le azt a csúcssebességet a mérőről a mozgási energiájának megtalálásához ott.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- A T = 2π√(m/k) használatával számítsd ki minden sor periódusát, és hasonlítsd a sandboxban mért értékhez.
- Az 1. és 3. sor tömege 1:4 arányban áll. Milyen faktorral változott a periódus? Ez megfelel a √4 = 2-nek?
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Ha a k rugóállandót növelnéd a tömeg helyett, a periódus nőne vagy csökkenne? Vázold a várt trendet.
- A test láthatóan lejjebb lóg a gravitáció alatt (egyensúlyi megnyúlás = mg/k), mégis a g nem szerepel a T = 2π√(m/k)-ban. Magyarázd meg, miért nem befolyásolja a gravitáció a periódust, noha az egyensúlyi helyzetet igen.
- 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
- Üdv a Tömeg rugónál
- Válaszd ki a lengőtestet
- Nyomd meg az Indítást
- Fel és le
- 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.