Mechanika
Masė ant spyruoklės
Stebėk, kaip masė kilnojasi aukštyn žemyn harmoniniu svyravimu.
Masė ant spyruoklės — interaktyvi Mechanika simuliacija. Stebėk, kaip masė kilnojasi aukštyn žemyn harmoniniu svyravimu. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Spyruoklės svyravimas
Masė ant spyruoklės svyruoja, nes spyruoklė veikia grąžinamąja jėga, proporcinga nukrypimui (Huko dėsnis).
Ištempta ar suspausta spyruoklė traukia masę atgal link pusiausvyros. Energija mainosi tarp spyruoklės potencinės energijos ir kinetinės energijos, kurdama harmoninį svyravimą.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Jei padvigubinsi ant spyruoklės kabantį masę, ar svyravimo periodas pasidvigubins?
Svarstytini spėjimai
- Periodas pasidvigubina.
- Periodas lieka toks pat.
- Periodas padidėja, bet mažiau nei dvigubai.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Masė (kg)
- Standumo koeficientas (N/m)
Ką tu matauji:
- Periodas (s)
- Pusiausvyros ištempimas (m)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk Masės ant spyruoklės eksperimentą Mechanikos modulyje. Rutulys (svambalas) kabo ant spyruoklės, pritvirtintos virš jo.
- Pastebėk greičio zondą, jau prikabintą prie svambalo — jis rodo svambalo akimirkinį greitį jam svyruojant.
- Kiekvienai eilutei nustatyk svambalo masę ir spyruoklės standumą, truputį patrauk svambalą žemyn, paleisk ir leisk jam svyruoti bei nusistovėti.
Valdančioji lygtis
Spyruoklės periodas (HS) — T = 2π·√(m / k)
Masei svyruojant ant idealios spyruoklės, periodas priklauso tik nuo masės ir standumo koeficiento — ne nuo amplitudės ar gravitacijos.
Kinetinė energija pusiausvyroje — KE = ½·m·v²
Svambalo greitis didžiausias jam praeinant pro pusiausvyros tašką; skaityk tą pikinį greitį iš zondo, kad rastum jo kinetinę energiją ten.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Naudodamas T = 2π√(m/k) apskaičiuok periodą kiekvienai eilutei ir palygink su reikšme, kurią išmatavai smėliadėžėje.
- 1 ir 3 eilučių masės santykis 1:4. Kokiu daugikliu pasikeitė periodas? Ar tai atitinka √4 = 2?
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Jei vietoj masės didintum standumo koeficientą k, periodas didėtų ar mažėtų? Eskizuok tikėtiną tendenciją.
- Svambalas matomai kabo žemiau veikiamas gravitacijos (pusiausvyros ištempimas = mg/k), tačiau gravitacija g nesirodo T = 2π√(m/k). Paaiškink, kodėl periodas nepriklauso nuo gravitacijos, nors pusiausvyros padėtis priklauso.
- 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
- Sveiki atvykę prie masės ant spyruoklės
- Pasirink svambalą
- Spausk Leisti
- Aukštyn ir žemyn
- Atidaryk duomenis
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →