Vienmērīga kustība pa apli un centrtieces spēks

1 · Prognozē

Bumba uz stieņa riņķo ap fiksētu centrālo atbalsta punktu ar nemainīgu ātrumu. Ja tu palielini bumbas riņķojuma ātrumu, rādiusam paliekot tas pats, vai laiks vienam pilnam aplim (periods) kļūst garāks, īsāks vai paliek tas pats?

2 · Iestati

  1. Atver kustības pa apli eksperimentu. Ievēro stieņa garumu (orbītas rādiusu) un bumbas masu, un pārliecinies, ka gravitācija ir izslēgta — vienīgi stienis sniedz spēku, kas izliek ceļu.
  2. Pārliecinies, ka ātruma zonde ir pievienota bumbai, un uzliec bumbai Taimeri, lai vari nomērīt vienu pilnu apgriezienu.
  3. Katram mēģinājumam zemāk iestati bumbas masu, stieņa garumu (rādiusu) un tās sākuma tangenciālo ātrumu, tad nospied „Atskaņot” un nomēri vienu pilnu apli.

3 · Vāc datus

Masa m (kg)Radius r (m)Orbītas ātrums v (m/s)Centrtieces spēks F = mv²/r (N)Periods T (1 aplis) (s)
1.002.003.00
1.003.004.00
2.002.505.00

Zīmē periodu T (y ass) pret r/v (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Apraksti līnijas formu.

4 · Analizē

  1. Vienam mēģinājumam parādi savu aprēķinu periodam no rādiusa un ātruma, ko tu iestatīji (T = 2πr/v), un salīdzini ar Taimera rādījumu simulācijā.
  2. Pāri saviem trim mēģinājumiem, kā ātruma palielināšana fiksētā rādiusā maina periodu? Kā rādiusa palielināšana fiksētā ātrumā maina periodu? Izskaidro abus ar T = 2πr/v.

5 · Paplašina

  1. Šis eksperiments izslēdz gravitāciju, lai kustība ir patiesi vienmērīga. Ja gravitāciju ieslēgtu atpakaļ un stienis vēl aizvien zīmētu horizontālu apli, vai bumbas ātrums paliktu nemainīgs visu apli? Kāpēc jā vai nē?
  2. Īsts riņķojošs ķermenis (kā bumba uz auklas, kas šūpota ar roku) zaudē mazliet enerģijas gaisa pretestībai un atbalsta punktam katrā aplī. Vai tu sagaidītu, ka tā izmērītais periods paliek pilnīgi nemainīgs pāri daudziem apļiem, vai dreifē — un uz kuru pusi?

Fizika aiz šī eksperimenta

Centrtieces spēks

Iekšējais spēks, ko stienim jāsniedz, lai turētu bumbu kustībā pa apli, nevis taisnā līnijā. Tas atkarīgs no bumbas masas, tās (nemainīgā) riņķojuma ātruma un apļa rādiusa — šī ir vilkšana, ko tu justu stienī pie katra mēģinājuma iestatījumiem.

← Atpakaļ pie eksperimenta

Mehānika

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas