Mekkanika
veloċità terminali
Ara l-veloċità tisstabbilixxi ħafna qabel jasal, u l-aċċelerazzjoni (a) taqa’ lejn 0 hekk kif ir-reżistenza ta’ l-ari tilħaq il-gravità.
veloċità terminali — simulazzjoni interattiva ta’ Mekkanika. Ara l-veloċità tisstabbilixxi ħafna qabel jasal, u l-aċċelerazzjoni (a) taqa’ lejn 0 hekk kif ir-reżistenza ta’ l-ari tilħaq il-gravità. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.
veloċità terminali
Hekk kif oġġett waqgħa jiżaġġa, id-drag ta’ l-ajru jikber sakemm jibbilanċja l-piż. L-aċċellerazzjoni imbagħad tonżel għal żero u l-veloċità tstabilixxi.
Qabel il-veloċità terminali, il-piż jaqbeż id-drag u l-oġġett jaċċellera. Hekk kif il-veloċità tiżdied, id-drag jiżdied sakemm il-forza netta tkun żero. L-oġġett imbagħad jaqa’ b’veloċità terminali kważi kostanti.
- F_net = mg − F_drag
- Fil-veloċità terminali: a → 0
Sommarju ta’ investigazzjoni
Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab
Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.
Mistoqsija ta’ tmexxija
Parakutist jaqa’ mill-ajru, li jirrispondi b’forza ta’ drag li tikber mal-veloċità. Jekk il-parakutist jirranġa l-pożizzjoni ta’ ġismu biex jiżdied id-drag ta’ l-ajru, il-veloċità ta’ waqgħa stabbli tiegħu (veloċità terminali) tintemm ogħla, inqas, jew l-istess bħal b’drag inqas?
Predizzjonijiet biex jitqiesu
- Drag ta’ l-ajru aktar jagħti veloċità terminali ogħla
- Il-veloċità terminali hi l-istess kwalunkwe drag
- Drag ta’ l-ajru aktar jagħti veloċità terminali inqas
Rwoli tal-varjabbli
X’issettja:
- Massa (kg)
- Drag ta’ l-Ajru
X’tkejjel:
- Veloċità Terminali (m/s)
- KE fil-Veloċità Terminali (J)
Kif taħdem l-investigazzjoni
- Iftaħ il-preset tal-Veloċità Terminali. Parakutist (balun) jibda qrib il-quċċata tax-xena u jaqa’ taħt gravità filwaqt li d-drag ta’ l-ajru jaġixxi fuqu.
- Ikkonferma li s-sonda tal-veloċità hi mehmuża mal-parakutist, imbagħad iċċekkja l-massa tiegħu u l-valur ta’ drag ta’ l-ajru (frictionAir) fil-pannell tal-Proprjetajiet.
- Għal kull ringiela hawn taħt, issettja l-massa tal-parakutist u d-drag ta’ l-ajru fil-pannell tal-Proprjetajiet biex jaqblu, ħaddem is-simulazzjoni sakemm il-qari tal-veloċità tas-sonda jieqaf jinbidel (ser jersaq lejn valur stabbli qabel ma l-parakutist jilħaq l-art), u irrekordja dak il-veloċità stabbli.
l-ekwazzjoni li tiggwida
It-Tieni Liġi ta’ Newton fl-Ekwilibriju — F = m·a
Forza netta tkun massa bl-aċċellerazzjoni. Hekk kif il-parakutist jiżaġġa, il-forza ta’ drag ’l fuq tikber sakemm tibbilanċja eżattament il-ġbid ta’ gravità ’l isfel — il-forza netta (u għalhekk l-aċċellerazzjoni) tonżel għal żero, u l-veloċità tieqaf tinbidel. Dak il-veloċità stabbli hi l-veloċità terminali li kejjelt.
Enerġija Ċinetika — KE = ½·m·v²
Enerġija ċinetika hi nofs massa bl-veloċità kwadru. Meta l-parakutist jilħaq il-veloċità terminali, din hi l-enerġija ċinetika li jġorr għall-bqija ta’ waqgħa — enerġija li r-reżistenza ta’ l-ajru tonqosha kontinwament bħala sħana, biż-żomm tal-veloċità kostanti.
X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu
- Għal kull ringiela, immoltiplika l-veloċità terminali li kejjelt bid-drag ta’ l-ajru u mbagħad b’60. Għandek tasal qrib 9.8 × (1 − drag), mhux 9.8 eżatt. Għalfejn? Is-simulazzjoni tapplika d-drag darba kull frame minflok b’mod kontinwu, u dak jiswija eżattament fattur wieħed ta’ (1 − drag). X’għadhu jgħidilek dak ib-bilanċ dwar il-forzi meta l-parakutist jieqaf jiżaġġa?
- Kull ringiela tuża l-istess massa. Id-dejn il-massa tidher imkien fir-relazzjoni li sibt fil-mistoqsija ta’ qabel? Skond id-dejta tiegħek, parakutist itqal jilħaq veloċità terminali differenti minn wieħed iħaffef f’din is-simulazzjoni?
Fejn dan jidher lil hinn mill-lab
- Ir-reżistenza reali ta’ l-ajru tikbel mal-kwadru tal-veloċità, mhux direttament mal-veloċità, u l-qawwa tagħha tiddependi mill-erja tas-sezzjoni ta’ l-oġġett u l-massa. Ippreddi kif il-veloċità terminali ta’ parakutist reali tinbidel bejn pożizzjoni ta’ żaqqu fuq l-isfel (“spread eagle”) u għadisa bir-rieqin ’l isfel — u għalfejn il-massa tagħti għal parakutist reali anki jekk ma tagħmilx fid-dejta hawn fuq.
- Parakutist jiftaħ parakut, li jiżdied id-drag ta’ l-ajru tiegħu b’mod qawwi. Bl-użu tar-relazzjoni li sibt, ipreddi x’jiġri il-veloċità ta’ waqgħa tiegħu malli jiftaħ il-kanal, u spjega għalfejn ma jaqbiżx immedjatament għall-veloċità terminali ġdida.
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Merħba għall-Veloċità Terminali
- Agħżel il-parakutist
- Agħfas Riproduċi
- Il-veloċità tstabilixxi
- Iftaħ id-data
- Għamirtha!
Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.