Egyenletes körmozgás és centripetális erő

1 · Jóslás

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?

• 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).

2 · Előkészítés

1. 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.
2. Ellenőrizd, hogy a sebességmérő a labdán van, és dobj egy Stoppert a labdára egy teljes fordulat időméréséhez.
3. 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.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a T periódust (y-tengely) az r/v-vel (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Írd le a vonal alakját.

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél mutasd meg a periódus kiszámítását a beállított sugárból és sebességből (T = 2πr/v), és hasonlítsd a szimuláció Stopperéhez.
2. 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.

5 · Kiterjesztés

1. 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?
2. 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?

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap