Mekanik
Massa på fjäder
Se massan gunga upp och ner i enkel harmonisk rörelse.
Massa på fjäder — interaktiv Mekanik-simulering. Se massan gunga upp och ner i enkel harmonisk rörelse. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
fjädersvängning
En massa på en fjäder svänger eftersom fjädern utövar en återförande kraft proportionell mot utslaget (Hooks lag).
När fjädern dras ut eller trycks samman drar den massan tillbaka mot jämvikten. Energin växlar mellan fjäderns lägesenergi och rörelseenergi, vilket ger en harmonisk svängning.
- F = −kx
- T ≈ 2π√(m/k)
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
Om du fördubblar massan som hänger på fjädern, fördubblas då svingningstiden?
Förutsägelser att väga
- Svingningstiden fördubblas.
- Svingningstiden förblir densamma.
- Svingningstiden ökar, men mindre än fördubblad.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Massa (kg)
- Fjäderkonstant (N/m)
Det du mäter:
- Svingningstid (s)
- Jämviktsförlängning (m)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Massa på fjäder i modulen Mekanik. En boll (pendelkroppen) hänger i en fjäder som är förankrad ovanför.
- Lägg märke till hastighetsproben som redan sitter på pendelkroppen — den rapporterar pendelkroppens momentana fart under svängningen.
- Ställ in för varje rad pendelkroppens massa och fjäderns styvhet, dra ner pendelkroppen något, släpp den och låt den svänga ut och stabilisera sig.
Styrande ekvation
Fjäderperiod (SHM) — T = 2π·√(m / k)
För en massa som svänger på en ideal fjäder beror svingningstiden bara på massan och fjäderkonstanten — inte på amplituden eller gravitationen.
Rörelseenergi i jämviktsläget — KE = ½·m·v²
Pendelkroppens fart är som störst när den passerar jämviktspunkten; läs av den toppfarten på proben för att finna dess rörelseenergi där.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna med T = 2π√(m/k) svingningstiden för varje rad och jämför med värdet du tidtog i sandlådan.
- Raderna 1 och 3 har massor i förhållandet 1:4. Med vilken faktor ändrade sig svingningstiden? Stämmer det med √4 = 2?
Var det här syns utanför labbet
- Om du ökade fjäderkonstanten k i stället för massan, skulle svingningstiden öka eller minska? Skissa den trend du skulle förvänta dig.
- Pendelkroppen hänger märkbart lägre under gravitationen (jämviktsförlängningen = mg/k), men gravitationen g finns inte med i T = 2π√(m/k). Förklara varför svingningstiden inte påverkas av gravitationen även om jämviktsläget gör det.
- 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
- Välkommen till Massa på fjäder
- Välj vikten
- Tryck på Spela upp
- Upp och ner
- Öppna data
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.