Mechanika
Teleso na pružine
Sleduj, ako teleso kmitá hore-dolu v harmonickom kmitaní.
Teleso na pružine — interaktívna simulácia Mechanika. Sleduj, ako teleso kmitá hore-dolu v harmonickom kmitaní. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Kmitanie pružiny
Teleso na pružine kmitá, pretože pružina vyvíja vratnú silu úmernú výchylke (Hookeov zákon).
Keď je natiahnutá alebo stlačená, pružina ťahá teleso späť do rovnováhy. Energia sa mení medzi potenciálnou energiou pružiny a kinetickou energiou, čo vytvára harmonické kmitanie.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
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
Ak zdvojnásobíš hmotnosť visiacu na pružine, zdvojnásobí sa perióda kmitania?
Predikcie na zváženie
- Perióda sa zdvojnásobí.
- Perióda zostane rovnaká.
- Perióda sa zväčší, ale menej než dvojnásobne.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Hmotnosť (kg)
- Konštanta pružiny (N/m)
Čo meriaš:
- Perióda (s)
- Rovnovážne predĺženie (m)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Teleso na pružine v module Mechanika. Lopta (závažie) visí na pružine ukotvenej nad ňou.
- Poznamenaj sondu rýchlosti už pripojenú na závažie — udáva okamžitú rýchlosť závažia počas kmitania.
- Pre každý riadok nastav hmotnosť závažia a tuhosť pružiny, potiahni závažie mierne nadol, pusti ho a nech ho kmitať a usadiť sa.
Riadiaca rovnica
Perióda pružiny (harmonické kmitanie) — T = 2π·√(m / k)
Pre hmotnosť kmitajúcu na ideálnej pružine závisí perióda len na hmotnosti a konštante pružiny — nie na amplitude ani na gravitácii.
Kinetická energia pri rovnováhe — KE = ½·m·v²
Rýchlosť závažia je najväčšia pri prechode rovnovážnym bodom; prečítaj túto vrcholnú rýchlosť zo sondy na nájdenie kinetickej energie tam.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pomocou T = 2π√(m/k) vypočítaj periódu pre každý riadok a porovnaj s hodnotou, ktorú si odmeral v sandboxe.
- Riadky 1 a 3 majú hmotnosti v pomere 1:4. O aký činiteľ sa zmenila perióda? Zodpovedá to √4 = 2?
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Keby si zvýšil konštantu pružiny k namiesto hmotnosti, zvýšila by sa perióda alebo znížila? Načrtne trend, ktorý očakávaš.
- Závažie viditeľne visí nižšie v gravitácii (rovnovážne predĺženie = mg/k), no gravitácia g sa neobjavuje v T = 2π√(m/k). Vysvetli, prečo perióda nie je ovplyvnená gravitáciou, hoci rovnovážna poloha je.
- 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
- Vitaj pri telese na pružine
- Vyber závažie
- Stlač Prehrať
- Hore a dole
- Otvor údaje
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →