Cơ học
Chuyển động tròn
Quả bóng quỹ đạo bán kính không đổi: lực căng thanh là lực hướng tâm (F = m·v²/r), luôn hướng về tâm. Đặt Bộ đếm thời gian lên quả bóng để đọc chu kỳ quỹ đạo.
Chuyển động tròn — mô phỏng Cơ học tương tác. Quả bóng quỹ đạo bán kính không đổi: lực căng thanh là lực hướng tâm (F = m·v²/r), luôn hướng về tâm. Đặt Bộ đếm thời gian lên quả bóng để đọc chu kỳ quỹ đạo. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.
Chuyển động tròn đều
Một vật chuyển động tròn với tốc độ không đổi vẫn tăng tốc về tâm vì hướng của tốc độ thay đổi liên tục.
Gia tốc hướng tâm luôn hướng vào trong dù tốc độ không đổi. Với một quả bóng gắn trên thanh, thanh cung cấp lực hướng tâm làm quỹ đạo cong thành hình tròn.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Tóm tắt điều tra
Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm
Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.
Câu hỏi lái xe
Một quả cầu trên một thanh quay quanh một trục quay cố định ở trung tâm với tốc độ không đổi. Nếu bạn tăng tốc độ quỹ đạo của quả bóng trong khi vẫn giữ nguyên bán kính thì thời gian cho một vòng quay đầy đủ (chu kỳ) sẽ dài hơn, ngắn hơn hay giữ nguyên?
Dự đoán cân nặng
- Khoảng thời gian sẽ dài hơn (mất nhiều thời gian hơn cho mỗi vòng).
- Khoảng thời gian vẫn giữ nguyên (tốc độ không ảnh hưởng đến khoảng thời gian).
- Khoảng thời gian ngày càng ngắn hơn (mất ít thời gian hơn cho mỗi vòng).
Vai trò thay đổi
Những gì bạn đặt:
- Khối lượng m (kg)
- Bán kính r (m)
- Tốc độ quỹ đạo v (m/s)
Những gì bạn đo lường:
- Lực hướng tâm F = mv²/r (N)
- Kỳ T (vòng 1) (s)
Cuộc điều tra diễn ra như thế nào
- Mở cài đặt trước Chuyển động tròn. Lưu ý chiều dài của thanh (bán kính quỹ đạo) và khối lượng của quả bóng, đồng thời xác nhận lực hấp dẫn ở ngoài - chỉ riêng thanh cung cấp lực làm cong đường đi.
- Xác nhận đầu dò tốc độ được gắn vào quả bóng và thả Bộ hẹn giờ lên quả bóng để bạn có thể tính thời gian cho một vòng quay đầy đủ.
- Đối với mỗi lần thử bên dưới, hãy đặt khối lượng của quả bóng, chiều dài thanh (bán kính) và tốc độ tiếp tuyến ban đầu của quả bóng, sau đó nhấn Phát và tính thời gian cho một vòng hoàn chỉnh.
phương trình điều khiển
Lực hướng tâm — F = m·v² / r
Lực hướng vào mà thanh phải cung cấp để giữ cho quả bóng chuyển động theo đường tròn thay vì đường thẳng. Nó phụ thuộc vào khối lượng của quả bóng, tốc độ quỹ đạo (không đổi) của nó và bán kính của vòng tròn - đây là lực căng mà bạn cảm thấy trong thanh ở mỗi cài đặt của lần thử.
Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì
- Trong một lần thử, hãy trình bày công việc tính toán khoảng thời gian từ bán kính và tốc độ bạn đặt (T = 2πr/v) và so sánh nó với số liệu của Đồng hồ bấm giờ trong mô phỏng.
- Qua ba lần thử của bạn, việc tăng tốc độ ở một bán kính cố định sẽ thay đổi thời gian như thế nào? Việc tăng bán kính ở một tốc độ cố định sẽ thay đổi chu kỳ như thế nào? Giải thích cả hai bằng cách sử dụng T = 2πr/v.
Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm
- Cài đặt trước này sẽ tắt trọng lực để chuyển động thực sự đồng đều. Nếu trọng lực được bật trở lại và thanh vẫn đi theo một đường tròn nằm ngang, liệu tốc độ của quả bóng có giữ nguyên trong suốt vòng đua không? Tại sao hoặc tại sao không?
- Một vật thể quay quanh thực sự (như một quả bóng trên dây được vung bằng tay) mất một ít năng lượng do lực cản không khí và trục quay mỗi vòng. Bạn có mong đợi khoảng thời gian đo được của nó sẽ hoàn toàn không đổi trong nhiều vòng hay trôi đi - và theo hướng nào?
- AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
- General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Chào mừng đến chuyển động tròn
- Chọn quả bóng
- Nhấn Phát
- Luôn quay
- Mở dữ liệu
- Hoàn thành!
Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.
Mở phòng thí nghiệm tương tác →