Mehānika
Svars uz atsperes
Vēro, kā svars svārstās augšup un lejup harmoniskajās svārstībās.
Svars uz atsperes — interaktīva Mehānika simulācija. Vēro, kā svars svārstās augšup un lejup harmoniskajās svārstībās. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Atsperes svārstības
Ķermenis uz atsperes svārstās, jo atspere izdara atjaunojošo spēku, kas proporcionāls novirzei (Huka likums).
Kad izstiepta vai saspiesta, atspere velks svaru atpakaļ uz līdzsvaru. Enerģija mainās starp atsperes potenciālo enerģiju un kinētisko enerģiju, radot harmoniskās svārstības.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Ja tu dubulto masu, kas karājas uz atsperes, vai svārstību periods dubultojas?
Prognozes, ko svērt
- Periods dubultojas.
- Periods paliek tas pats.
- Periods palielinās, bet mazāk nekā divas reizes.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Masa (kg)
- Atsperes stinguma koeficients (N/m)
Ko tu mēri:
- Periods (s)
- Līdzsvara izstiepums (m)
Kā izpēte norit
- Atver svara uz atsperes eksperimentu Mehānikas modulī. Bumba (lode) karājas no atsperes, piestiprinātas virs tās.
- Ievēro ātruma zondi, kas jau pievienota lodei — tā ziņo lodes momentāno ātrumu, tai svārstoties.
- Katrai rindai iestati lodes masu un atsperes stingumu, velc lodi nedaudz uz leju, atlaid to un ļauj tai svārstīties un norimst.
Noteicošais vienādojums
Atsperes periods (harmoniskās svārstības) — T = 2π·√(m / k)
Masai, kas svārstās uz ideālas atsperes, periods atkarīgs tikai no masas un atsperes stinguma koeficienta — ne no amplitūdas un ne no gravitācijas.
Kinētiskā enerģija līdzsvarā — KE = ½·m·v²
Lodes ātrums ir lielākais, kad tā šķērso līdzsvara punktu; nolasi šo maksimālo ātrumu no zondes, lai atrastu tās kinētisko enerģiju tur.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Izmantojot T = 2π√(m/k), izrēķini periodu katrai rindai un salīdzini ar vērtību, ko tu nomērīji smilškastē.
- 1. un 3. rindai masas ir 1:4 attiecībā. Ar kādu reizinātāju mainījās periods? Vai tas atbilst √4 = 2?
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Ja tu palielinātu atsperes stinguma koeficientu k masas vietā, vai periods palielinātos vai samazinātos? Uzzīmē tendenci, ko tu sagaidītu.
- Lode redzami karājas zemāk gravitācijā (līdzsvara izstiepums = mg/k), tomēr gravitācija g neparādās T = 2π√(m/k). Izskaidro, kāpēc periods nav ietekmēts gravitācijas, kaut līdzsvara vieta ir.
- 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
- Sveicināts svara uz atsperes eksperimentā
- Atlasīts lodi
- Nospied „Atskaņot”
- Augšup un lejup
- Atver datus
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →