Mekanikk
Sirkelbevegelse
Kulen går i bane med konstant radius: stangens strekk er sentripetalkraften (F = m·v²/r), som alltid peker mot sentrum. Slipp en tidtaker på kulen for å lese omløpstiden.
Sirkelbevegelse — interaktiv Mekanikk-simulering. Kulen går i bane med konstant radius: stangens strekk er sentripetalkraften (F = m·v²/r), som alltid peker mot sentrum. Slipp en tidtaker på kulen for å lese omløpstiden. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Ensformig sirkelbevegelse
Et objekt i en sirkel med jevn fart akselererer fortsatt mot sentrum, fordi hastighetsretningen endres kontinuerlig.
Sentripetalakselerasjonen peker innover selv når farten er konstant. For en kule på en stang er det stangen som leverer sentripetalkraften som bøyer banen inn i en sirkel.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
En kule på en stang går i bane rundt et fast sentralt dreiepunkt med konstant fart. Hvis du øker kulens banehastighet mens du holder radiusen den samme, blir tiden for ett fullt omløp (perioden) lengre, kortere, eller forblir den den samme?
Prediksjoner å veie
- Perioden blir lengre (det tar mer tid per omløp).
- Perioden forblir den samme (farten påvirker ikke perioden).
- Perioden blir kortere (det tar mindre tid per omløp).
Variabelroller
Hva du setter:
- Masse m (kg)
- Radius r (m)
- Banehastighet v (m/s)
Hva du måler:
- Sentripetalkraft F = mv²/r (N)
- Periode T (1 omløp) (s)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne Sirkelbevegelse-forhåndsinnstillingen. Noter stangens lengde (baneradiusen) og kulens masse, og bekreft at tyngdekraften er av — stangen alene leverer kraften som krummer banen.
- Bekreft at fartssonden er festet til kulen, og slipp en tidtaker på kulen slik at du kan ta tiden på ett fullt omløp.
- For hvert forsøk under, sett kulens masse, stanglengden (radius) og dens innledende tangensiale fart, trykk deretter Spill av og ta tiden på ett fullstendig omløp.
Styrende likning
Sentripetalkraft — F = m·v² / r
Den innoverrettede kraften stangen må levere for å holde kulen i sirkelbevegelse i stedet for en rett linje. Den avhenger av kulens masse, dens (konstante) banehastighet og sirkelens radius — dette er spenningen du ville føle i stangen ved hvert forsøks innstillinger.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, vis arbeidet ditt med å beregne perioden fra radiusen og farten du satte (T = 2πr/v), og sammenlign den med tidtakerens avlesning i simuleringen.
- På tvers av dine tre forsøk, hvordan endrer økning av farten ved fast radius perioden? Hvordan endrer økning av radiusen ved fast fart perioden? Forklar begge med T = 2πr/v.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Denne forhåndsinnstillingen slår av tyngdekraften slik at bevegelsen er genuint ensformig. Hvis tyngdekraften ble slått på igjen, og stangen fortsatt sporet en horisontal sirkel, ville kulens fart forblitt konstant gjennom hele omløpet? Hvorfor eller hvorfor ikke?
- Et ekte gående i bane-objekt (som en kule på en snor svinget for hånd) mister litt energi til luftmotstand og til dreiepunktet for hvert omløp. Ville du forventet at den målte perioden forblir perfekt konstant over mange omløp, eller å drive — og i hvilken retning?
- AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
- General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Velkommen til Sirkelbevegelse
- Velg kulen
- Trykk Spill av
- Alltid i sving
- Åpne dataene
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.