Механіка
Лабораторія сил
Спостерігайте, як ящик рівномірно розганяється з місця під однією сталою прикладеною силою — a = F/m.
Лабораторія сил — інтерактивне моделювання: Механіка. Спостерігайте, як ящик рівномірно розганяється з місця під однією сталою прикладеною силою — a = F/m. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.
Другий закон Ньютона
Рівнодійна сила на тіло створює прискорення: F = ma. Більша сила чи менша маса означає більше прискорення.
Другий закон Ньютона пов'язує силу, масу та прискорення. Коли один горизонтальний поштовх діє на брусок на підлозі без тертя, рівнодійна дорівнює цьому поштовху. Брусок рівномірно розганяється з місця в напрямку рівнодійної.
- F = ma
- a = F / m
Короткий опис дослідження
Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію
Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.
Рушійне запитання
Ви штовхаєте ящик поперек підлоги без тертя сталою силою. Якщо штовхати ту саму силу на важчий ящик, він розганятиметься швидше, повільніше чи з тією самою швидкістю, ніж легший?
Прогнози для зважування
- Важчий ящик прискорюється швидше
- Обидва ящики прискорюються однаково
- Важчий ящик прискорюється повільніше
Ролі змінних
Що ви задаєте:
- Маса (kg)
- Прикладена сила (N)
Що ви вимірюєте:
- Швидкість при t = 1 с (m/s)
- Імпульс при t = 1 с (kg·m/s)
Як проходить дослідження
- Відкрийте пресет «Лабораторія сил». Один ящик стоїть на підлозі без тертя, і одна стала сила штовхає його вперед.
- Переконайтеся, що датчик швидкості прикріплений до ящика, і перевірте масу ящика та величину прикладеної сили на панелі властивостей.
- Для кожного рядка нижче задайте масу ящика та величину сили на панелі властивостей, запустіть моделювання рівно на 1 секунду (60 кадрів) і зчитайте швидкість із датчика.
Керівне рівняння
Другий закон Ньютона — F = m·a
Рівнодійна сила на тіло дорівнює його масі, помноженій на прискорення. Тут одна стала сила розганяє ящик з місця, тож швидкість, виміряна за фіксований час, виявляє прискорення, яке створила ця сила.
Імпульс — p = m·v
Імпульс — це маса на швидкість. Кожен замір починається з місця, тож імпульс на mark-секунді показує, скільки руху той самий поштовх нагромаджує в ящиках різної маси.
Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити
- Для кожного рядка розділіть прикладену силу на масу. Як це значення порівнюється з виміряною через 1 секунду швидкістю? Яку величину ви щойно обчислили?
- Порівняйте рядки 1 і 3 (однакова сила, різна маса). Наскільки подвоєння маси змінило швидкість після того самого односекундного поштовху?
Де це трапляється за межами лабораторії
- Ця підлога без тертя. Передбачте, як змінилися б покази швидкості, якби на ящик ще діяла невелика стала сила тертя. Чи передбачав би поділ прикладеної сили на масу самостійно результуюче прискорення?
- Кошик супермаркету та навантажена вантажівка можуть обидва рухатися від двигуна, що розвиває ту саму силу. Використайте свої дані, щоб пояснити, чому вони не розганяються однаково.
- 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
- Вітаємо в лабораторії сил
- Виберіть брусок
- Натисніть «Запустити»
- Стале прискорення
- Відкрийте дані
- У вас вийшло!
Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.
Відкрити інтерактивну лабораторію →
Завантажити лабораторний аркуш →