Mehānika

Izsviesta ķermeņa kustība

Vēro parabolisko loku, kad gravitācija izliek ceļu uz leju.

Izsviesta ķermeņa kustība — interaktīva Mehānika simulācija. Vēro parabolisko loku, kad gravitācija izliek ceļu uz leju. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar reāllaika SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Kustības neatkarība

Horizontālā un vertikālā kustība ir neatkarīgas. Horizontālais ātrums paliek nemainīgs (neņemot vērā gaisa pretestību), kamēr gravitācija velk objektu uz leju.

Galilejs parādīja, ka izsviesta ķermeņa horizontālā kustība neietekmē tā vertikālo kritienu. Kustību vari uzskatīt kā divus atsevišķus uzdevumus: nemainīgs ātrums gar x asi un nemainīgs paātrinājums gar y asi gravitācijas dēļ. To apvienojot, iznāk parabola.

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

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 palaidīsi bumbu ātrāk, kā mainīsies tās kinētiskā enerģija startā un maksimālais augstums?

Prognozes, ko svērt

• Abas palielinās
• Tās paliek tas pats
• Kinētiskā enerģija palielinās, bet augstums paliek tas pats

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Masa m (kg)
• Palaišanas ātrums v (m/s)

Ko tu mēri:

• KE = ½mv² (J)
• Maksimālais augstums h (m)

Kā izpēte norit

1. Atver izsviesta ķermeņa simulāciju un nospied Atiestatīt.
2. Ieslēdz ātruma zondi un augstuma rādījumu — augstums tiek mērīts no GRĪDAS, nevis no palaišanas punkta, tāpēc tas ietver bumbas nemainīgo 1,2 m palaišanas augstumu.
3. Iestati metiena ātrumu katram mēģinājumam zemāk, nospied „Atskaņot” un ieraksti maksimālās vērtības.

Noteicošais vienādojums

Kinētiskā enerģija — KE = ½·m·v²

Kustības enerģija startā, no masas un metiena ātruma, ko tu iestatīji katram mēģinājumam.

Gravitācijas potenciālā enerģija — PE = m·g·h

Enerģija, kas uzkrāta bumbas maksimālajā augstumā, nolasīta no bumbas augstuma virs GRĪDAS — nevis virs palaišanas punkta. Tā kā šis palaišanas leņķis ir slīps (nevis vertikāls), tikai palaišanas ātruma vertikālā komponente pārvēršas par papildu pacelšanos virs palaišanas augstuma: šajā leņķī tā nes 64% no palaišanas kinētiskās enerģijas (pārējā paliek horizontālā kustībā, kas saglabājas arī virsotnē). Bet rādījuma augstums ietver arī bumbas nemainīgo 1,2 m palaišanas augstumu virs grīdas, tāpēc PE virsotnē ir m·g·(1,2 m + pacelšanās) — ne vienkārši 0,64× no palaišanas KE, un attiecība starp tām mainās atkarībā no ātruma, nevis paliek nemainīga.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Parādi savu aprēķinu KE = ½mv² vienam mēģinājumam un salīdzini to ar simulācijas kinētiskās enerģijas rādījumu.
• Apraksti sakarību starp starta kinētisko enerģiju un maksimālo augstumu. Vai tā ir lineāra? Citē skaitļus no savas tabulas.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Pie fiksēta ātruma, kāds metiena leņķis dod vislielāko maksimālo augstumu? Izskaidro, kāpēc.
• Īsti ķermeņi nesasniedz augstumu, ko prognozē tava tabula. Kur aiziet trūkstošā enerģija?

• 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. Prognozē: kas notiek ar maksimālo augstumu?
2. Maini: iestati metiena ātrumu 8 m/s
3. Palaid: fiksē divus mēģinājumus
4. Lasīt grafiku
5. Izskaidro: ko tu novēroji?

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar reāllaika mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Brīvais kritiens un izsviesta ķermeņa kustība