Masa na vzmeti: preprosto harmonično gibanje
1 · Predvidi
Če podvojiš maso, ki visi na vzmeti, se nihajni čas podvoji?
- Nihajni čas se podvoji.
- Nihajni čas ostane enak.
- Nihajni čas se poveča, a za manj kot dvojni.
2 · Pripravi
- 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.
3 · Zberi podatke
| Masa (kg) | Konstanta vzmeti (N/m) | Nihajni čas (s) | Ravnovesno podaljšanje (m) |
|---|---|---|---|
| 0.50 | 30.00 | ||
| 1.00 | 30.00 | ||
| 2.00 | 30.00 |
Nariši nihajni čas T (s) proti masi m (kg) za svoje tri poskuse. Je razmerje premica? Preizkusi risanje T proti √m — kaj opaziš?
4 · Analiziraj
- 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?
5 · Razširi
- 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.
Fizika za tem poskusom
Nihajni čas vzmeti (harmonično nihanje)
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
Hitrost teže je največja, ko gre skozi ravnovesno točko; odčitaj to vrhovno hitrost s sonde in izračunaj njeno kinetično energijo tam.
Mehanika
- Met telesa in kinetična energija
- Žoga na klančini: energija na klančini brez trenja
- Blok na klančini s trenjem: iskanje praga trenja mirovanja
- Končna hitrost: padanje skozi upor
- Laboratorij sil: Newtonov drugi zakon
- Nasprotne sile: Newtonov drugi zakon in gibalna količina
- Poskakujoča žoga: izguba energije ob udarcu
- Prožni trki in ohranitev gibalne količine
- Neprožni trk in ohranitev gibalne količine
- Newtonovo nihalo: prenos gibalne količine in energije
- Preprosto nihalo
- Enakomerno kroženje in centripetalna sila