Mechanika
Pohyb po kružnici
Lopta obieha s konštantným polomerom: napínanie tyče je dostredivá sila (F = m·v²/r), vždy smerujúca do stredu. Polož Stopky na loptu, aby si prečítal jeho obežnú periódu.
Pohyb po kružnici — interaktívna simulácia Mechanika. Lopta obieha s konštantným polomerom: napínanie tyče je dostredivá sila (F = m·v²/r), vždy smerujúca do stredu. Polož Stopky na loptu, aby si prečítal jeho obežnú periódu. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Rovnomerný pohyb po kružnici
Objekt na kružnici s rovnomernou rýchlosťou sa stále zrýchľuje do stredu, pretože smer rýchlosti sa neustále mení.
Dostredivé zrýchlenie mieri dovnútra aj pri konštantnej rýchlosti. Pre loptu na tyči tyč poskytuje dostredivú silu, ktorá ohýba dráhu do kružnice.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Lopta na tyči obieha pevný centrálny bod konštantnou rýchlosťou. Ak zvýšiš obežnú rýchlosť lopty pri zachovaní polomeru, bude čas jedného celého kola (perióda) dlhší, kratší alebo rovnaký?
Predikcie na zváženie
- Perióda sa predlžuje (trvá viac času na kolo).
- Perióda zostáva rovnaká (rýchlosť neovplyvňuje periódu).
- Perióda sa skracuje (trvá menej času na kolo).
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Hmotnosť m (kg)
- Radius r (m)
- Obežná rýchlosť v (m/s)
Čo meriaš:
- Dostredivá sila F = mv²/r (N)
- Perióda T (1 kolo) (s)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Pohyb po kružnici. Poznamenaj dĺžku tyče (polomer obehu) a hmotnosť lopty a over, že gravitácia je vypnutá — samotná tyč dodáva silu, ktorá ohýba dráhu.
- Over, že sonda rýchlosti je pripojená na loptu, a polož Stopky na loptu, aby si mohol odmerať jednu celú otáčku.
- Pre každý pokus nižšie nastav hmotnosť lopty, dĺžku tyče (polomer) a jej počiatočnú tangenciálnu rýchlosť, potom stlač Prehrať a odmeraj jedno celé kolo.
Riadiaca rovnica
Dostredivá sila — F = m·v² / r
Do vnútra smerujúca sila, ktorú musí tyč dodať, aby lopta sa hýbala po kružnici namiesto priamky. Závisí na hmotnosti lopty, jej (konštantnej) obežnej rýchlosti a polomere kružnice — toto je napínanie, ktoré by si cítil v tyči pri nastaveniach každého pokusu.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus ukáž svoj postup výpočtu periód y z polomeru a rýchlosti, ktoré si nastavil (T = 2πr/v), a porovnaj s odčítaním Stopov v simulácii.
- Cez svoje tri pokusy — ako zmena rýchlosti pri pevnom polomere mení periódu? Ako zmena polomeru pri pevnej rýchlosti mení periódu? Vysvetli obe pomocou T = 2πr/v.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Táto predvolba vypína gravitáciu, takže pohyb je naozaj rovnomerný. Keby sa gravitácia zapla späť a tyč stále kreslila vodorovnú kružnicu, zostala by rýchlosť lopty konštantná cez celé kolo? Prečo alebo prečo nie?
- Skutočne obiehajúci objekt (ako lopta na šnure točenej rukou) stráca každé kolo trochu energie na odpor vzduchu a na otočný bod. Očakával by si, že jeho nameraná perióda zostane dokonale konštantná cez mnoho kôl, alebo bude driftovať — a ktorým smerom?
- 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
- Vitaj pri pohybe po kružnici
- Vyber loptu
- Stlač Prehrať
- Vždy v zákrute
- Otvor údaje
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →