力學
圓周運動
小球以恆定半徑繞行：桿的張力即向心力（F = m·v²/r），始終指向圓心。在小球上放置計時器可讀出其繞行週期。
圓周運動——互動式力學模擬。小球以恆定半徑繞行：桿的張力即向心力（F = m·v²/r），始終指向圓心。在小球上放置計時器可讀出其繞行週期。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
勻速圓周運動
物體以恆定速率沿圓周運動時，速度方向持續改變，因此始終具有指向圓心的加速度。
即使速率不變，向心加速度也指向圓心。對於系在桿上的小球，桿提供向心力，使路徑彎成圓形。
- 向心加速度 a_c = v²/r
- 向心力 F_c = mv²/r
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
桿上的球以恆定的速度繞著固定的中心樞軸運行。如果在保持半徑不變的情況下增加球的軌道速度，那麼一整圈的時間（週期）會變長、變短還是不變？
預測權重
- 週期變長（每圈需要更多時間）。
- 週期保持不變（速度不影響週期）。
- 週期變得更短（每圈花費的時間更少）。
可變角色
您設定的內容：
- 質量 m (kg)
- 半徑r (m)
- 軌道速度v (m/s)
您測量的內容：
- 向心力 F = mv²/r (N)
- T 時段（1 圈） (s)
調查如何進行
- 打開圓週運動預設。記下桿的長度（軌道半徑）和球的質量，並確認重力已關閉 - 僅桿提供了使路徑彎曲的力。
- 確認速度探頭已連接到球上，並將計時器放在球上，以便您可以計時一整圈。
- 對於下面的每個試驗，設定球的質量、桿長度（半徑）及其初始切向速度，然後按「播放」併計時一整圈。
控制方程
向心力 — F = m·v² / r
桿必須提供向內的力，以保持球沿圓周而不是直線移動。它取決於球的質量、（恆定）軌道速度和圓的半徑——這是您在每次試驗設定下在桿中感受到的張力。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一項試驗，顯示您根據您設定的半徑和速度 (T = 2πr/v) 計算週期的工作，並將其與模擬中計時器的讀數進行比較。
- 在您的三個試驗中，以固定半徑增加速度如何改變週期？以固定速度增加半徑如何改變週期？使用 T = 2πr/v 解釋兩者。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 此預設會關閉重力，使動作真正均勻。如果重力重新打開並且桿子仍然沿著水平圓週運動，球的速度會在整圈中保持恆定嗎？為什麼或為什麼不呢？
- 真正的繞軌道運行的物體（如用手擺動的繩子上的球）每轉一圈都會因空氣阻力和樞軸損失一點能量。您是否希望其測量的周期在許多圈內保持完全恆定，或者漂移 - 朝哪個方向？
- 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
- 歡迎學習圓周運動
- 選擇小球
- 點擊播放
- 持續轉向
- 打開數據
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。