síla a zrychlení

Newtonův druhý zákon popisuje vztah mezi silou a zrychlením a tento vztah je jedním z nejzákladnějších konceptů, které platí pro mnoho oblastí fyziky a inženýrství.

F rovná se ma je matematické vyjádření druhého Newtonova zákona. To ukazuje, že k pohybu objektu větší hmoty je zapotřebí větší síly. Je také ukázáno, že pro danou sílu je zrychlení nepřímo úměrné hmotnosti. To znamená, že se stejnou aplikovanou silou menší hmoty zrychlují více než větší hmoty

zde vám ukážeme experiment, který ověřuje Newtonův druhý zákon a aplikuje síly různé velikosti na kluzák na téměř bez tření vzduchové dráhy

než se pustíme do podrobností o tom, jak spustit experiment, budeme studovat koncepty a zákony, které přispívají k analýze a interpretaci dat.

instalace se skládá ze vzduchové dráhy, kluzáku, časovače fotografických dveří ve známé vzdálenosti d od výchozího bodu, řemenice a řetězu plachty na řemenici.

pokud jeden připojí váhu na druhý konec lana a hodí ji, váha bude působit na Plachtu silou, která způsobí její zrychlení. Tato síla je dána druhým Newtonovým zákonem. Současně to bude síla hmotnosti v důsledku gravitačního zrychlení mínus tahová síla ve spojovacím řetězci váha padá na Plachtu. Tato tahová síla je hmotnost hmotnosti krát zrychlení plachty.

vyrovnáním síly Na plachtě se silou hmotnosti lze odvodit vzorec pro teoreticky vypočítat zrychlení plachty.

experimentální způsob výpočtu zrychlení svíčky je pomocí časovače photoporte. To nám dává čas potřebný kluzákem k ujetí vzdálenosti d od výchozího bodu. Pomocí těchto informací můžete vypočítat rychlost plachty a pomocí tohoto kinematického vzorce můžete vypočítat velikost experimentálního zrychlení.

Nyní, když rozumíme principům, podívejme se, jak tento experiment skutečně provést ve fyzikální laboratoři

jak již bylo zmíněno, tento experiment používá kluzák spojený linií procházející kladkou při hmotnosti. Sledujte posuvníky plachty podél vzduchu, což vytváří vzduchový polštář, který snižuje tření na zanedbatelné úrovně.

jak váha klesá, řemenice přesměruje napětí na lince, aby vytáhla plachtu, která má nahoře 10 cm dlouhou vlajku. Dveře fotografie ve známé vzdálenosti od výchozího bodu zaznamenávají dobu potřebnou k tomu, aby vlajka prošla

Konečná rychlost plachty je délka vlajky dělená časem, kdy prochází dveřmi fotografie. S konečnou rychlostí plachty a ujetou vzdáleností je možné vypočítat zrychlení.

nastavte experiment umístěním časovače photoporte na značku 100 cm na letecké dráze a kluzáku na značku 190 cm. Posuvník má hmotnost 200 gramů. Držte plachtu tak, aby se nepohybovala, a přidejte závaží na konec řetězu, abyste zavěsili celková hmotnost je také 10 gramů

jakmile jsou závaží na svém místě, uvolněte kluzák zaznamenat jeho rychlost po dobu pěti jízd a vypočítat průměr. Použijte hmotnost svíčky a hmotnost závěsu pro výpočet experimentálních a teoretických zrychlení a zaznamenejte výsledky.

Nyní přidejte do svíčky další čtyři závaží a zdvojnásobte její hmotnost na 400 gramů. Umístěte kluzák na značku 190 cm, abyste experiment zopakovali. Uvolněte kluzák a zaznamenejte svou rychlost po dobu pěti jízd. Opět vypočítat a zaznamenat průměrnou rychlost a experimentální a teoretické zrychlení.

pro poslední sadu testů odstraňte závaží ze svíčky tak, aby měla původní hmotnost 200 gramů. Poté přidejte závaží do závěsného těsta, dokud nebudete mít nové těsto o hmotnosti 20 gramů. Opakujte experiment pro dalších pět běhů.

nakonec přidejte větší hmotnost závěsné hmoty až do 50 gramů a opakujte tento experiment po dobu dalších pěti běhů.

připomeňme, že teoretické zrychlení plachty se rovná zrychlení v důsledku gravitace g vynásobenému hmotnostním kvocientem sestupné hmotnosti a hmotností hmotnost a kluzák dohromady. Jak ukazují teoretické hodnoty v této tabulce, zrychlení se snižuje se zvyšující se hmotností kluzáku.

naopak zrychlení se zvyšuje s tím, jak se hmotnost pádu zvyšuje v důsledku vyšší moci. Všimněte si, že zrychlení předpovídané touto rovnicí mohou mít maximální hodnotu g, což je 9,8 metrů za sekundu na druhou.

dále se podívejme, jak vypočítat experimentální zrychlení. Například první test používá kluzák o hmotnosti 200 gramů a hmotnosti 10 gramů. Průměrná rychlost po ujetí 100 centimetrů byla 0,93 metru za sekundu. Pomocí výše popsané kinematické rovnice dosahuje experimentální zrychlení 0, 43 metru za sekundu na druhou. Stejný výpočet použitý u ostatních zkoušek vede k výsledkům uvedeným v této tabulce.

rozdíly mezi experimentálním a teoretickým zrychlením mohou mít několik příčin, včetně omezení přesnosti měření, velmi malého, ale ne zcela nevýznamného tření ve vzduchové dráze a vzduchové kapsy pod plachtou, která může přidat nebo odečíst od tahové síly podél řetězu.

síly jsou přítomny téměř v každém jevu ve vesmíru. Přivedené na zemi, síly ovlivňují všechny aspekty každodenního života.

hlava může způsobit trauma a narušit kognitivní funkce. Studie otřesů souvisejících se sportem používá speciální hokejové přilby vybavené tříosými akcelerometry k měření zrychlení během nárazu.

data byla odeslána telemetrií do notebooků, které zaznamenaly měření pro další analýzu. Znát zrychlení a hmotnost hlavy, bylo možné použít Newtonův druhý zákon, F = ma, pro výpočet dopadu sil na mozek.

stavební inženýři, chodník konstrukce mají zájem studovat vliv zatížení nohou indukované síly na tyto struktury. V této studii vědci umístili senzory na chodník, který měří vibrace vyvolané chodci. Strukturální odezva se měří z hlediska vertikálního zrychlení, což je důležitý parametr při studiu stability těchto struktur

viděl pouze zrychlení a Zeusův úvod do síly. Nyní musíte pochopit principy a protokol za laboratorním experimentem, který potvrzuje Newtonův druhý pohybový zákon. Jako vždy, díky za sledování!

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.