Механіка

Протилежні сили

Спостерігайте, як ящик сповільнюється, зупиняється, а потім рухається назад під силою, меншою за ту, що знадобилася б для миттєвої зупинки його імпульсу.

Протилежні сили — інтерактивне моделювання: Механіка. Спостерігайте, як ящик сповільнюється, зупиняється, а потім рухається назад під силою, меншою за ту, що знадобилася б для миттєвої зупинки його імпульсу. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Рівнодійна сила та гальмування

Коли сила протидіє руху, рівнодійна менша за кожну силу окремо, і тіло сповільнюється.

Цей брусок рухається праворуч, але відчуває ліворуч прикладену силу. Рівнодійна — це векторна сума всіх сил, тож брусок сповільнюється, зупиняється і може розвернутися — конкретний випадок другого закону Ньютона з протилежними внесками.

• F_net = ΣF
• a = F_net / 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

Брусок, що рухається праворуч, тягне стала сила в протилежний бік. Що станеться з його рухом із часом?

Прогнози для зважування

• Він сповільнюється і зупиняється назавжди
• Він сповільнюється, зупиняється, а потім розганяється в протилежний бік
• Він коротко сповільнюється, а потім рухається зі сталою зменшеною швидкістю

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Маса m (kg)
• Початкова швидкість v₀ (m/s)
• Протидіюча сила F (N)

Що ви вимірюєте:

• Початковий імпульс p = mv (kg·m/s)
• Швидкість при t = 4 с (m/s)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте моделювання протилежних сил і натисніть «Скинути».
2. Увімкніть датчик швидкості на бруску.
3. Для кожного заміру задайте початкову швидкість бруска, натисніть «Запустити», поставте паузу на t = 4 с за шкалою часу та запишіть показ швидкості.

Керівне рівняння

Імпульс — p = m·v

Маса та початкова швидкість бруска задають його імпульс до дії протидіючої сили.

Другий закон Ньютона — F = m·a

Стала протидіюча сила, поділена на масу, дає сталий декелерацію бруска — саме вона його сповільнює, зупиняє і зрештою розвертає.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Покажіть обчислення початкового імпульсу p = mv для одного заміру.
• Використовуючи a = F/m, передбачте швидкість бруска при t = 4 с для кожного заміру та порівняйте з таблицею. Брусок усе ще рухається у початковому напрямку, миттєво спочиває чи рухається назад?

Де це трапляється за межами лабораторії

• Якщо масу бруска подвоїти, а протидіючу силу лишити тією самою, знадобиться більше чи менше часу, щоб зупинитися? Поясніть через F = ma.
• Справжні бруски на справжній поверхні відчувають і тертя. Чи зупинило б тертя брусок швидше чи повільніше, ніж прогнозує це ідеалізоване моделювання?

• 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

1. Вітаємо у протилежних силах
2. Виберіть брусок
3. Натисніть «Запустити»
4. Сповільнення
5. Відкрийте дані
6. 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 →

Другий закон Ньютона