Mechanika

Mesto kūno judėjimas

Stebėk parabolinį lanką, kai gravitacija lenkia trajektoriją žemyn.

Mesto kūno judėjimas — interaktyvi Mechanika simuliacija. Stebėk parabolinį lanką, kai gravitacija lenkia trajektoriją žemyn. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Judesio nepriklausomumas

Horizontalusis ir vertikalusis judesys nepriklausomi. Horizontalusis greitis išlieka pastovus (nevengiant oro pasipriešinimo), o gravitacija traukia objektą žemyn.

Galilėjus parodė, kad sviedinio horizontalusis judesys neveikia jo vertikaliojo kritimo. Judesį gali nagrinėti kaip dvi atskiras problemas: pastovus greitis išilgai x ir pastovus pagreitis išilgai y dėl gravitacijos. Juos sujungus nubraižoma parabolė.

• x = v₀ cos θ · t
• y = v₀ sin θ · t − ½gt²
• Nuotolis R ≈ (v₀² sin 2θ) / g

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

Jeigu paleisi rutulį greičiau, kaip pasikeis jo kinetinė energija paleidimo metu ir didžiausiasis aukštis?

Svarstytini spėjimai

• Abu didėja
• Jie lieka tie patys
• Kinetinė energija didėja, bet aukštis lieka toks pat

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Masė m (kg)
• Paleidimo greitis v (m/s)

Ką tu matauji:

• KE = ½mv² (J)
• Didžiausias aukštis h (m)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk mesto kūno simuliaciją ir spausk Atstatyti.
2. Įjunkite greičio zondą ir aukščio rodmenį — aukštis matuojamas nuo GRINDŲ, o ne nuo paleisties taško, todėl jis apima rutulio fiksuotą 1,2 m paleisties aukštį.
3. Nustatyk kiekvieno žemiau esančio bandymo paleidimo greitį, spausk Leisti ir užsirašyk pikines reikšmes.

Valdančioji lygtis

Kinetinė energija — KE = ½·m·v²

Judesio energija paleidimo metu, iš masės ir paleidimo greičio, kuriuos nustatei kiekvienam bandymui.

Gravitacinė potencinė energija — PE = m·g·h

Energija, sukaupyta rutulio aukščiausiame aukštyje, nuskaitoma nuo rutulio aukščio virš GRINDŲ — ne virš paleidimo taško. Kadangi šis paleidimas yra nuožulnus (ne tiesiai aukštyn), tik vertikalinis paleidimo greičio komponentas paverčiamas papildomu pakilimu virš paleidimo: jis nešioja 64% paleidimo KE šiame kampe (likusi dalis lieka horizontalus judėjimas, vis dar buvusi aukščiausiame taške). Bet nuskaitymo aukštis taip pat apima rutulio fiksuotą 1,2 m paleidimo aukštį virš grindų, todėl PE aukščiausiame taške yra m·g·(1,2 m + pakilimasx) — ne tiesiog 0,64× paleidimo KE, ir santykis tarp jų kinta priklausomai nuo greičio, o ne išlieka fiksuotas.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Parodyk savo darbą skaičiuodamas KE = ½mv² vienam bandymui ir palygink jį su simuliacijos kinetinės energijos rodmeniu.
• Apibūdink ryšį tarp paleidimo kinetinės energijos ir didžiausiojo aukščio. Ar jis tiesinis? Cituok skaičius iš savo lentelės.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Esant fiksuotam greičiui, kuris paleidimo kampas duoda didžiausiąjį aukštį? Paaiškink kodėl.
• Realūs sviediniai nepasiekia aukščio, kurį prognozuoja tavo lentelė. Kur dingsta trūkstamoji energija?

• AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
• IB Physics — A.1 Kinematics
• General High School Physics — Motion & kinematics
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law

1. Spėk: kas atsitiks didžiausiam aukščiui?
2. Keisk: nustatyk paleidimo greitį 8 m/s
3. Vykdyk: užfiksuok du bandymus
4. Skaityk grafiką
5. Paaiškink: ką stebėjai?

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Laisvasis kritimas ir mesto kūno judėjimas