Masă pe arc: mișcare armonică simplă
1 · Prezice
Dacă dublezi masa atârnată de arc, se dublează perioada de oscilație?
- Perioada se dublează.
- Perioada rămâne aceeași.
- Perioada crește, dar mai puțin decât dublu.
2 · Montaj
- Deschide presetarea Masă pe arc în modulul Mecanică. O bilă (bobul) atârnă de un arc ancorat deasupra ei.
- Notează sonda de viteză deja atașată bobului — raportează viteza instantanee a bobului în timp ce oscilează.
- Pentru fiecare rând, setează masa bobului și constanta de elasticitate a arcului, trage bobul puțin în jos, eliberează-l și lasă-l să oscileze și să se așeze.
3 · Colectează date
| Masă (kg) | Constanta de elasticitate (N/m) | Perioadă (s) | Prelungirea de echilibru (m) |
|---|---|---|---|
| 0.50 | 30.00 | ||
| 1.00 | 30.00 | ||
| 2.00 | 30.00 |
Grafic cu perioada T (s) în funcție de masa m (kg) pentru cele trei încercări. Relația este o dreaptă? Încearcă să plotezi T în funcție de √m — ce observi?
4 · Analizează
- Folosind T = 2π√(m/k), calculează perioada pentru fiecare rând și compar-o cu valoarea cronometrată în sandbox.
- Rândurile 1 și 3 au mase în raport 1:4. Cu ce factor s-a schimbat perioada? Corespunde asta lui √4 = 2?
5 · Extinde
- Dacă ai mări constanta arcului k în locul masei, perioada ar crește sau ar scădea? Schițează tendința pe care ți-ai aștepta-o.
- Bobul atârnă vizibil mai jos sub gravitație (prelungirea de echilibru = mg/k), dar gravitația g nu apare în T = 2π√(m/k). Explică de ce perioada nu este afectată de gravitație, deși poziția de echilibru este.
Fizica din spatele acestui experiment
Perioada arcului (MAS)
Pentru o masă care oscilează pe un arc ideal, perioada depinde doar de masă și constanta arcului — nu de amplitudine și nici de gravitație.
Energia cinetică la echilibru
Viteza bobului este maximă când trece prin punctul de echilibru; citește acea viteză de vârf de pe sondă pentru a-i afla energia cinetică acolo.
Mecanică
- Mișcarea proiectilului și energia cinetică
- Bilă pe rampă: energie pe un plan înclinat fără frecare
- Bloc pe rampă cu frecare: aflarea pragului de frecare statică
- Viteza terminală: cădere prin rezistența aerului
- Laboratorul de forțe: a doua lege a lui Newton
- Forțe opuse: a doua lege a lui Newton și impulsul
- Bila care sare: pierdere de energie la impact
- Ciocniri elastice și conservarea impulsului
- Ciocnire inelastică și conservarea impulsului
- Leagănul lui Newton: transfer de impuls și energie
- Pendul simplu
- Mișcare circulară uniformă și forța centripetă