Mekanikk
Masse på fjær
Se massen bevege seg opp og ned i enkel harmonisk svingning.
Masse på fjær — interaktiv Mekanikk-simulering. Se massen bevege seg opp og ned i enkel harmonisk svingning. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Fjærsvingning
En masse på en fjær svinger fordi fjæren utøver en tilbakevendende kraft proporsjonal med forskyvningen (Hookes lov).
Når den strekkes eller komprimeres, trekker fjæren massen tilbake mot likevekten. Energien veksler mellom fjærens potensielle energi og kinetisk energi, og gir enkel harmonisk svingning.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
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
Hvis du dobler massen som henger på fjæren, dobler svingningsperioden seg?
Prediksjoner å veie
- Perioden dobler seg.
- Perioden forblir den samme.
- Perioden øker, men med mindre enn dobling.
Variabelroller
Hva du setter:
- Masse (kg)
- Fjærkonstant (N/m)
Hva du måler:
- Periode (s)
- Likevektutstrekning (m)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne Masse-på-fjær-forhåndsinnstillingen i Mekanikk-modulen. En kule (loddet) henger fra en fjær forankret over den.
- Noter fartssonden allerede festet til loddet — den rapporterer loddets momentane fart etter hvert som det svinger.
- For hver rad, sett loddets masse og fjærens stivhet, trekk loddet litt ned, slipp det, og la det svinge og legge seg.
Styrende likning
Fjærperiode (SHM) — T = 2π·√(m / k)
For en masse som svinger på en ideal fjær avhenger perioden bare av massen og fjærkonstanten — ikke av amplituden eller tyngdekraften.
Kinetisk energi ved likevekt — KE = ½·m·v²
Loddets fart er størst når det passerer likevektspunktet; avles denne toppfarten fra sonden for å finne den kinetiske energien der.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- Med T = 2π√(m/k), beregn perioden for hver rad og sammenlign den med verdien du tok tiden av i sandkassen.
- Rad 1 og 3 har masser i forholdet 1:4. Med hvilken faktor endret perioden seg? Stemmer det med √4 = 2?
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Hvis du økte fjærkonstanten k i stedet for massen, ville perioden øke eller synke? Skisser trenden du ville forventet.
- Loddet henger synlig lavere under tyngdekraften (likevektutstrekning = mg/k), men tyngdekraften g dukker ikke opp i T = 2π√(m/k). Forklar hvorfor perioden er upåvirket av tyngdekraften selv om likeveksposisjonen er det.
- 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
- Velkommen til Masse på fjær
- Velg loddet
- Trykk Spill av
- Opp og ned
- 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.