Mechanica
Cirkelbeweging
De bal draait in een baan met constante straal: de spankracht in de staaf is de middelpuntzoekende kracht (F = m·v²/r), altijd wijzend naar het middelpunt. Plaats een Timer op de bal om de omlooptijd af te lezen.
Cirkelbeweging — interactieve Mechanica-simulatie. De bal draait in een baan met constante straal: de spankracht in de staaf is de middelpuntzoekende kracht (F = m·v²/r), altijd wijzend naar het middelpunt. Plaats een Timer op de bal om de omlooptijd af te lezen. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Eenparige cirkelbeweging
Een object in een cirkel met constante snelheid versnelt toch naar het middelpunt, omdat de richting van de snelheid voortdurend verandert.
De centripetale versnelling wijst naar binnen, ook als de snelheid constant is. Voor een bal aan een stang levert de stang de centripetale kracht die het pad tot een cirkel buigt.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Een bal aan een stang draait met constante snelheid rond een vast middelpunt. Als je de baansnelheid van de bal vergroot en de straal gelijk houdt, wordt de tijd voor één volledige ronde (de periode) dan langer, korter of blijft die gelijk?
Voorspellingen om te wegen
- De periode wordt langer (elke ronde duurt langer).
- De periode blijft gelijk (snelheid beïnvloedt de periode niet).
- De periode wordt korter (elke ronde duurt korter).
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Massa m (kg)
- Straal r (m)
- Baansnelheid v (m/s)
Wat je meet:
- Middelpuntzoekende kracht F = mv²/r (N)
- Periode T (1 ronde) (s)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling Cirkelbeweging. Noteer de lengte van de stang (de baanstraal) en de massa van de bal, en controleer dat de zwaartekracht uit staat — alleen de stang levert de kracht die de baan kromt.
- Controleer of de snelheidssonde op de bal zit en plaats een timer op de bal zodat je één volledige omwenteling kunt timen.
- Stel voor elke meting hieronder de massa van de bal, de stanglengte (straal) en zijn begin-tangentiële snelheid in, druk op Start en tijd één volledige ronde.
Leidende vergelijking
Middelpuntzoekende kracht — F = m·v² / r
De naar binnen gerichte kracht die de stang moet leveren om de bal in een cirkel in plaats van een rechte lijn te laten bewegen. Ze hangt af van de massa van de bal, zijn (constante) baansnelheid en de straal van de cirkel — dit is de spanning die je bij de instellingen van elke meting in de stang zou voelen.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Laat voor één meting zien hoe je de periode berekent uit de door jou ingestelde straal en snelheid (T = 2πr/v) en vergelijk met de aflezing van de timer in de simulatie.
- Hoe verandert over je drie metingen een grotere snelheid bij vaste straal de periode? En hoe verandert een grotere straal bij vaste snelheid de periode? Leg beide uit met T = 2πr/v.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Deze voorinstelling zet de zwaartekracht uit, zodat de beweging echt gelijkmatig is. Als de zwaartekracht weer aan ging en de stang nog steeds een horizontale cirkel beschreef, zou de snelheid van de bal dan de hele ronde constant blijven? Waarom (niet)?
- Een echt cirkelend voorwerp (zoals een bal aan een touw die je met de hand rondzwaait) verliest elke ronde wat energie aan luchtweerstand en aan het draaipunt. Verwacht je dat zijn gemeten periode over veel rondes perfect constant blijft, of dat hij verschuift — en in welke richting?
- 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
- Welkom bij Circulaire beweging
- Selecteer de bal
- Druk op Start
- Altijd aan het draaien
- Open de gegevens
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.