Mekanik
Cirkulär rörelse
Bollen kretsar med konstant radie: stångens spänningskraft är centripetalkraften (F = m·v²/r), alltid riktad mot centrum. Släpp en Timer på bollen för att avläsa dess omloppstid.
Cirkulär rörelse — interaktiv Mekanik-simulering. Bollen kretsar med konstant radie: stångens spänningskraft är centripetalkraften (F = m·v²/r), alltid riktad mot centrum. Släpp en Timer på bollen för att avläsa dess omloppstid. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Likformig cirkulär rörelse
Ett objekt i en cirkel med jämn fart accelererar ändå mot centern eftersom hastighetens riktning ständigt förändras.
Centripetalaccelerationen pekar inåt även när farten är konstant. För en boll på en stång förser stången bollen med den centripetalkraft som böjer banan till en cirkel.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En boll på en stav kretsar kring ett fast centralt fäste med konstant fart. Om du ökar bollens banhastighet medan radien förblir densamma, blir tiden för ett helt varv (perioden) längre, kortare eller oförändrad?
Förutsägelser att väga
- Perioden blir längre (det tar mer tid per varv).
- Perioden förblir densamma (farten påverkar inte perioden).
- Perioden blir kortare (det tar mindre tid per varv).
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Massa m (kg)
- Radie r (m)
- Banhastighet v (m/s)
Det du mäter:
- Centripetalkraft F = mv²/r (N)
- Period T (1 varv) (s)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Cirkulär rörelse. Notera stavens längd (banradien) och bollens massa, och kontrollera att gravitationen är avstängd — staven ensam ger den kraft som kröker banan.
- Kontrollera att hastighetsproben sitter på bollen, och släpp en timer på bollen så att du kan tidta ett helt varv.
- Ställ in för varje försök nedan bollens massa, stavens längd (radien) och dess begynnande tangentiella hastighet, tryck sedan på Spela och tidta ett helt varv.
Styrande ekvation
Centripetalkraft — F = m·v² / r
Den inåtriktade kraft som staven måste ge för att hålla bollen i en cirkel i stället för en rät linje. Den beror på bollens massa, dess (konstanta) banhastighet och cirkelns radie — detta är den spänning du skulle känna i staven vid varje försöks inställningar.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Visa för ett försök din uträkning av perioden från radien och farten du ställde in (T = 2πr/v) och jämför med timerns avläsning i simuleringen.
- Genom dina tre försök: hur ändrar en ökad fart vid fast radie perioden? Hur ändrar en ökad radie vid fast fart perioden? Förklara båda med T = 2πr/v.
Var det här syns utanför labbet
- Denna förinställning stänger av gravitationen så att rörelsen är genuint likformig. Om gravitationen kopplades på igen och staven fortfarande drog en horisontell cirkel, skulle bollens fart förbli konstant genom hela varvet? Varför eller varför inte?
- Ett verkligt kretsande föremål (som en boll i en lina som svängs för hand) förlorar lite energi till luftmotståndet och till fästpunkten varje varv. Skulle du förvänta dig att dess uppmätta period förblir perfekt konstant över många varv, eller att den driver — och i vilken riktning?
- 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
- Välkommen till Cirkulär rörelse
- Välj bollen
- Tryck på Spela upp
- Svänger alltid
- Öppna data
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.