Mekanik
Sarkaç
Sarkacın en alt noktada hızlanmasını ve her salınımın en üst noktasında duraklamasını izleyin.
Sarkaç — etkileşimli Mekanik simülasyonu. Sarkacın en alt noktada hızlanmasını ve her salınımın en üst noktasında duraklamasını izleyin. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Basit harmonik hareket
Bir sarkaç ileri geri salınır çünkü yerçekimi dengeye doğru bir geri çağırma kuvveti sağlar. Küçük açılarda hareket yaklaşık olarak basit harmoniktir.
Sarkaç kütlesi yer değiştirdiğinde, yerçekiminin yay (dairesel yol) boyunca bileşeni onu en alçak noktaya doğru geri çeker. Bu geri çağırma kuvveti sarkacı salındırır — en altta hızlanır, dönüş noktalarında yavaşlar, düzenli bir döngüde yinelenir.
- T ≈ 2π√(L/g) (küçük açılar)
- Geri çağırma kuvveti ∝ yer değiştirme (küçük θ)
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Yol gösterici soru
Bir sarkacın uzunluğunu iki katına çıkarırsanız periyodu ne olur? Sarkacın ucundaki kütleyi ağırlaştırmak periyodu değiştirir mi?
Tartılacak tahminler
- Daha uzun bir sarkacın periyodu daha uzundur (ileri geri daha yavaş sallanır); kütlenin hiçbir etkisi yoktur.
- Daha uzun bir sarkacın periyodu daha kısadır (ileri geri daha hızlı sallanır).
- Daha ağır bir sarkaç kütlesi, ipin uzunluğundan bağımsız olarak daha yavaş sallanır.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Kütle (kg)
- Halat Uzunluğu (m)
- Serbest Bırakma Açısı (°)
Ölçtüğünüz şey:
- Periyot (s)
- Maksimum Hız (m/s)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Mekanik korumalı alanda Sarkaç ön ayarını açın.
- Sarkaç kütlesi üzerindeki hız probunun Matematik panelinde canlı olduğunu doğrulayın; her salınımın altında tepe değerini okuyacaksınız.
- Her sıra için, sarkaç ucundaki kütlenin kütlesini, ip uzunluğunu ve serbest bırakma açısını dikey olarak ayarlayın, ardından sarkacı bırakın ve sallanmasına izin verin.
Yöneten denklem
Sarkaç Dönemi (Küçük Açılı) — T = 2π·√(L / g)
Küçük salınım açıları için, basit bir sarkacın periyodu, topun kütlesine veya ne kadar uzağa salındığına değil, yalnızca uzunluğuna ve yer çekimine bağlıdır.
Yerçekimi Potansiyel Enerjisi — PE = m·g·h
Sarkacın ucundaki kütlenin serbest bırakıldığı noktadan salınımın dibine düştüğü yükseklik (h = L(1 − cos θ₀)), potansiyel enerjinin ne kadarının kinetik enerjiye dönüşeceğini ve dolayısıyla bobun altta ne kadar hızlı hareket edeceğini belirler.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- ...enerji korunumunu (½mv² = mgh, h = L(1 − cos θ₀)) kullanarak...
- Üç satırın tamamındaki dönem sütununa bakın. Sarkaç kütlesine bağlı mı? Nedenini veya neden olmadığını açıklamak için formülü kullanın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Periyot formülü T = 2π√(L/g) küçük salınım açılarını varsayar. Serbest bırakma açısı 30°'yi aştığında gerçek periyoda ne olacağını tahmin edin; korumalı alanın ölçülen periyodu yine de formülle eşleşir mi?
- Salınımın alt kısmında sarkaç en hızlı hareket ediyor. Başlangıçtaki çekimsel potansiyel enerjisi nereye gitti ve toplam neden birçok salınım boyunca (neredeyse) sabit kalıyor?
- 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
- Hoş geldiniz: sarkaç
- Seçin: sarkaç kütlesi
- Oynat'a basın
- İleri geri
- Verileri açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.