กลศาสตร์
ห้องปฏิบัติการแรง
สังเกตกล่องที่เร่งความเร็วอย่างสม่ำเสมอจากสภาวะหยุดนิ่งภายใต้แรงคงที่เพียงแรงเดียว — a = F/m
ห้องปฏิบัติการแรง — การจำลองกลศาสตร์แบบโต้ตอบ สังเกตกล่องที่เร่งความเร็วอย่างสม่ำเสมอจากสภาวะหยุดนิ่งภายใต้แรงคงที่เพียงแรงเดียว — a = F/m ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
กฎข้อที่สองของนิวตัน
แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุทำให้เกิดความเร่ง: F = ma แรงมากขึ้นหรือมวลน้อยลงหมายถึงความเร่งมากขึ้น
กฎข้อที่สองของนิวตันเชื่อมโยงแรง มวล และความเร่ง เมื่อแรงผลักแนวนอนเพียงแรงเดียวกระทำต่อบล็อกบนพื้นไร้แรงเสียดทาน แรงลัพธ์เท่ากับแรงผลักนั้น บล็อกจะเร่งความเร็วอย่างสม่ำเสมอจากหยุดนิ่งในทิศทางของแรงลัพธ์
- F = ma
- a = F / m
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
คุณดันกล่องบนพื้นไร้แรงเสียดทานด้วยแรงคงที่ ถ้าดันกล่องที่หนักกว่าด้วยแรงเดิม มันจะเร่งเร็วกว่า ช้ากว่า หรือเท่ากับกล่องเบา
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- กล่องหนักเร่งเร็วกว่า
- ทั้งสองกล่องเร่งเท่ากัน
- กล่องหนักเร่งช้ากว่า
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มวล (kg)
- แรงที่กระทำ (N)
สิ่งที่คุณวัด:
- ความเร็วที่ t = 1 s (m/s)
- โมเมนตัมที่ t = 1 s (kg·m/s)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ Force Lab กล่องใบเดียวอยู่นิ่งบนพื้นไร้แรงเสียดทานโดยมีแรงคงที่ดันไปข้างหน้า
- ตรวจว่าโพรบวัดอัตราเร็วติดกับกล่องแล้ว แล้วดูมวลกล่องกับขนาดแรงที่ป้อนในแผงคุณสมบัติ
- สำหรับแต่ละแถวข้างล่าง ตั้งมวลกล่องและขนาดแรงในแผงคุณสมบัติให้ตรงกัน รันการจำลอง 1 วินาทีพอดี (60 เฟรม) แล้วอ่านอัตราเร็วจากโพรบ
สมการควบคุม
กฎข้อที่สองของนิวตัน — F = m·a
แรงลัพธ์บนวัตถุเท่ากับมวลคูณความเร่ง ที่นี่แรงคงที่เพียงแรงเดียวเร่งกล่องจากหยุดนิ่ง อัตราเร็วที่วัดหลังเวลาคงที่จึงเผยความเร่งที่แรงนั้นสร้าง
โมเมนตัม — p = m·v
โมเมนตัมคือมวลคูณความเร็ว ทุกรอบเริ่มจากหยุดนิ่ง โมเมนตัมที่เวลา 1 วินาทีจึงแสดงว่าแรงดันเดียวกันสร้างการเคลื่อนที่ได้มากเพียงใดในกล่องมวลต่างกัน
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับแต่ละแถว หารแรงที่ป้อนด้วยมวล ค่านั้นเทียบกับอัตราเร็วที่คุณวัดได้หลัง 1 วินาทีอย่างไร คุณเพิ่งคำนวณปริมาณอะไร
- เทียบแถว 1 กับ 3 (แรงเท่ากัน มวลต่างกัน) การเพิ่มมวลเป็นสองเท่าเปลี่ยนอัตราเร็วหลังดัน 1 วินาทีเท่ากันไปมากน้อยเพียงใด
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- พื้นนี้ไร้แรงเสียดทาน ทำนายว่าค่าอัตราเร็วของคุณจะเปลี่ยนอย่างไรถ้ามีแรงเสียดทานคงที่เล็ก ๆ กระทำกล่องด้วย การหารแรงป้อนด้วยมวลเพียงอย่างเดียวยังทำนายความเร่งที่ได้หรือไม่
- รถเข็นซูเปอร์มาร์เก็ตและรถบรรทุกเต็มคันล้วนถูกดันด้วยเครื่องยนต์ที่ให้แรงเท่ากันได้ ใช้ข้อมูลของคุณอธิบายว่าเหตุใดทั้งคู่จึงไม่เร่งด้วยอัตราเดียวกัน
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- ยินดีต้อนรับสู่ห้องปฏิบัติการแรง
- เลือกบล็อก
- กดเล่น
- ความเร่งคงที่
- เปิดดูข้อมูล
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ