Mehanika
Telo na vzmeti
Opazuj, kako masa niha gor in dol v preprostem harmoničnem gibanju.
Telo na vzmeti — interaktivna simulacija Mehanika. Opazuj, kako masa niha gor in dol v preprostem harmoničnem gibanju. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Nihanje vzmeti
Masa na vzmeti niha, ker vzmet izvaja vračalno silo, sorazmerno z odmikom (Hookeov zakon).
Ko je raztegnjena ali stisnjena, vzmet vleče maso nazaj proti ravnovesju. Energija se izmenjuje med potencialno energijo vzmeti in kinetično energijo, kar da preprosto harmonično gibanje.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
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
Če podvojiš maso, ki visi na vzmeti, se nihajni čas podvoji?
Predvidevanja za pretehtanje
- Nihajni čas se podvoji.
- Nihajni čas ostane enak.
- Nihajni čas se poveča, a za manj kot dvojni.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Masa (kg)
- Konstanta vzmeti (N/m)
Kaj izmeriš:
- Nihajni čas (s)
- Ravnovesno podaljšanje (m)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev Masa na vzmeti v modulu Mehanika. Žoga (teža) visi na vzmeti, zasidrani nad njo.
- Opazi sondo hitrosti, že pripeto na težo — poroča trenutno hitrost teže, medtem ko niha.
- Za vsako vrstico nastavi maso teže in togost vzmeti, povleci težo rahlo dol, spusti jo in pusti nihati ter se umiriti.
Vodilna enačba
Nihajni čas vzmeti (harmonično nihanje) — T = 2π·√(m / k)
Za maso, ki niha na idealni vzmeti, je nihajni čas odvisen samo od mase in konstante vzmeti — ne od amplitude in ne od težnosti.
Kinetična energija v ravnovesju — KE = ½·m·v²
Hitrost teže je največja, ko gre skozi ravnovesno točko; odčitaj to vrhovno hitrost s sonde in izračunaj njeno kinetično energijo tam.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Z T = 2π√(m/k) izračunaj nihajni čas za vsako vrstico in primerjaj z vrednostjo, ki si jo izmeril v peskovniku.
- Vrstici 1 in 3 imata masi v razmerju 1:4. Za kateri faktor se je nihajni čas spremenil? Ali se to ujema z √4 = 2?
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Če bi povečal konstanto vzmeti k namesto mase, bi nihajni čas narasel ali padel? Skiciraj trend, ki bi ga pričakoval.
- Teža vidno visi niže pod težnostjo (ravnovesno podaljšanje = mg/k), vendar se težnost g v T = 2π√(m/k) ne pojavi. Razloži, zakaj nihajni čas ni prizadet od težnosti, čeprav ravnovesni položaj 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
- Dobrodošli pri masi na vzmeti
- Izberi težo
- Pritisni Predvajaj
- Gor in dol
- Odpri podatke
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →