Rovnomerný pohyb po kružnici a dostredivá sila

1 · Predikuj

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?

• Perióda sa predlžuje (trvá viac času na kolo).
• Perióda zostáva rovnaká (rýchlosť neovplyvňuje periódu).
• Perióda sa skracuje (trvá menej času na kolo).

2 · Priprav

1. 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.
2. Over, že sonda rýchlosti je pripojená na loptu, a polož Stopky na loptu, aby si mohol odmerať jednu celú otáčku.
3. Pre každý pokus nižšie nastav hmotnosť lopty, dĺžku tyče (polomer) a jej počiatočnú tangenciálnu rýchlosť, potom stlač Prehrať a odmeraj jedno celé kolo.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj periódu T (os y) verzus r/v (os x) pre svoje tri pokusy. Opíš tvar krivky.

4 · Analyzuj

1. 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.
2. 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.

5 · Rozšír

1. 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?
2. 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?

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky