Mehanika
Kroženje
Žoga kroži s konstantnim polmerom: napetost palice je centripetalna sila (F = m·v²/r), vedno usmerjena v središče. Odloži Štoparico na žogo, da odčitaš njen obhodni čas.
Kroženje — interaktivna simulacija Mehanika. Žoga kroži s konstantnim polmerom: napetost palice je centripetalna sila (F = m·v²/r), vedno usmerjena v središče. Odloži Štoparico na žogo, da odčitaš njen obhodni čas. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Enakomerno kroženje
Telo na krožnici z enakomerno hitrostjo še vedno pospešuje proti središču, ker se smer hitrosti nenehno spreminja.
Centripetalni pospešek kaže navznoter tudi pri konstantni hitrosti. Pri žogi na palici palica da centripetalno silo, ki pot upogne v krožnico.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Žoga na palici kroži okoli fiksnega centralnega vrtišča s konstantno hitrostjo. Če povečaš obhodno hitrost žoge, polmer pa ostane enak, ali se čas enega celega kroga (nihajni čas) podaljša, skrajša ali ostane enak?
Predvidevanja za pretehtanje
- Nihajni čas se podaljša (več časa na krog).
- Nihajni čas ostane enak (hitrost ne vpliva na nihajni čas).
- Nihajni čas se skrajša (manj časa na krog).
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Masa m (kg)
- Radius r (m)
- Obhodna hitrost v (m/s)
Kaj izmeriš:
- Centripetalna sila F = mv²/r (N)
- Nihajni čas T (1 krog) (s)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev Kroženje. Zabeleži dolžino palice (polmer tirnice) in maso žoge ter preveri, da je težnost izklopljena — samo palica da silo, ki upogne pot.
- Preveri, da je sonda hitrosti pripeta na žogo, in odloži Štoparico na žogo, da izmeriš en cel obhod.
- Za vsak poskus spodaj nastavi maso žoge, dolžino palice (polmer) in njeno začetno tangencialno hitrost, nato pritisni Predvajaj in izmeri en cel krog.
Vodilna enačba
Centripetalna sila — F = m·v² / r
Navznoter usmerjena sila, ki jo mora palica dati, da žoga kroži namesto da bi šla naravnost. Odvisna je od mase žoge, njene (konstantne) obhodne hitrosti in polmera krožnice — to je napetost, ki bi jo čutil v palici pri nastavitvah vsakega poskusa.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus pokaži svoj račun nihajnega časa iz polmera in hitrosti, ki si ju nastavil (T = 2πr/v), in primerjaj z odčitkom Štoparice v simulaciji.
- Čez svoje tri poskuse, kako povečanje hitrosti pri fiksnem polmeru spremeni nihajni čas? Kako povečanje polmera pri fiksni hitrosti spremeni nihajni čas? Oba razloži s T = 2πr/v.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Ta prednastavitev izklopi težnost, da je gibanje res enakomerno. Če bi težnost vklopili nazaj in palica še vedno začrtala vodoravno krožnico, ali bi hitrost žoge ostala konstantna skozi cel krog? Zakaj da ali ne?
- Pravi krožeči predmet (kot žoga na vrvici, mahnjeni z roko) vsak krog izgubi malo energije v zračni upor in v vrtišče. Bi pričakoval, da njegov merjeni nihajni čas ostane popolnoma konstanten čez mnogo krogov, ali bi drsel — in v katero smer?
- 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
- Dobrodošli pri kroženju
- Izberi žogo
- Pritisni Predvajaj
- Vedno v zavoj
- Odpri podatke
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →