voima ja kiihtyvyys

Newtonin toinen laki kuvaa voiman ja kiihtyvyyden suhdetta, ja tämä suhde on yksi keskeisimmistä käsitteistä, joita sovelletaan monilla fysiikan ja tekniikan aloilla.

F on yhtä kuin ma on Newtonin toisen lain matemaattinen lauseke. Tämä osoittaa, että suuremman massan kappaleen liikuttamiseen tarvitaan suurempi voima. On myös osoitettu, että tietyn voiman kiihtyvyys on kääntäen verrannollinen massaan. Toisin sanoen, samalla sovelletulla voimalla pienemmät massat kiihdyttävät enemmän kuin suuremmat massat

tässä näytämme kokeen, joka validoi Newtonin toisen lain, soveltaen eri suuruisia voimia purjelentokoneeseen lähes kitkattomalla ilmaradalla

ennen kuin menemme yksityiskohtiin kokeen suorittamiseen, tutkimme käsitteitä ja lakeja, jotka edistävät tietojen analysointia ja tulkintaa.

installaatio koostuu ilmaradasta, purjelentokoneesta, valokuvaoven ajastimesta tunnetulla etäisyydellä d lähtöpaikasta, väkipyörästä ja purjeiden käyttöketjusta väkipyörässä.

jos köyden toiseen päähän kiinnitetään paino ja se heitetään, paino kohdistaa purjeeseen voiman, joka saa sen kiihtymään. Tämän voiman antaa Newtonin toinen laki. Samalla se on painovoiman kiihtyvyydestä johtuva painon voima miinus liitosketjun jännitysvoima paino putoaa purjeeseen. Tämä jännitysvoima on painon massa kertaa purjeen kiihtyvyys.

vertaamalla purjeeseen kohdistuvaa voimaa painon voimaan voidaan johtaa kaava, jolla purjeen kiihtyvyys voidaan teoreettisesti laskea.

kokeellinen tapa laskea kynttilän kiihtyvyys on valoporte-ajastimen avulla. Tämä antaa meille aikaa, jonka purjelentokone tarvitsee kulkiakseen matkan d lähtöpaikasta. Näillä tiedoilla voit laskea purjeen nopeuden ja sitten tämän kinemaattisen kaavan avulla voit laskea kokeellisen kiihtyvyyden suuruuden.

nyt kun ymmärrämme periaatteet, katsotaan, miten tämä koe todella suoritetaan fysiikan laboratoriossa

kuten aiemmin mainittiin, tässä kokeessa käytetään purjelentokonetta, joka on kytketty hihnapyörän yli painavalla viivalla. Seuraa purje liukusäätimiä pitkin ilmaa, joka luo ilmatyynyn kitkan vähentämiseksi mitättömälle tasolle.

painon laskiessa väkipyörä ohjaa viivan jännityksen vetämään purjetta, jonka yläosassa on 10 cm pitkä lippu. Kuvaovi tunnetulla etäisyydellä lähtöpaikasta kertoo, kuinka kauan lipun kulkeminen sen läpi kestää

lopullinen purjenopeus on lipun pituus jaettuna sillä ajalla, jolla se kulkee kuva-oven läpi. Purjeen loppunopeuden ja kuljetun matkan avulla on mahdollista laskea kiihtyvyys.

järjesti kokeen sijoittamalla valoporte-ajastimen ilmaradan 100 cm: n kohdalle ja purjelentokoneen 190 cm: n kohdalle. Liukurin massa on 200 grammaa. Pidä purjetta niin, että se ei liiku ja lisää painoja ketjun päähän roikkumaan kokonaismassa on myös 10 grammaa

, kun painot ovat paikoillaan, vapauta purje kirjaa nopeutensa viidelle juoksulle ja laske keskiarvo. Käytä kynttilän massaa ja ripustuspainoa kokeellisten ja teoreettisten kiihtyvyyksien laskemiseen ja tulosten tallentamiseen.

nyt kynttilään lisätään vielä neljä painoa, jolloin sen massa kaksinkertaistuu 400 grammaan. Aseta purjekone 190 cm: n kohdalle kokeen toistamiseksi. Vapauta purjelentokone ja tallenna nopeus viisi kertaa. Laske ja tallenna jälleen keskinopeus sekä kokeelliset ja teoreettiset kiihtyvyydet.

viimeisessä testisarjassa painot poistetaan kynttilästä niin, että sen alkuperäinen massa on 200 grammaa. Lisää sitten painot roikkuvaan taikinaan, kunnes sinulla on uusi taikina 20 grammaa. Toista koe vielä viisi kertaa.

lopuksi lisää painoa roikkuvalle massalle aina 50 grammaan asti ja toista tämä koe vielä viiden juoksun ajan.

muista, että purjeen teoreettinen kiihtyvyys on yhtä suuri kuin painovoimasta g johtuva kiihtyvyys kerrottuna laskupainon ja massan osamäärällä paino ja purjelentokone yhdessä. Kuten tämän taulukon teoreettiset arvot osoittavat, kiihtyvyys pienenee purjelentokoneen massan kasvaessa.

vastaavasti kiihtyvyys kasvaa, kun kaatumisen massa kasvaa painosta johtuen ylivoimaisesta esteestä. Huomaa, että tämän yhtälön ennustamien kiihtyvyyksien maksimiarvo voi olla g, joka on 9,8 metriä sekunnissa neliö.

seuraavaksi katsotaan, miten koekiihdytys lasketaan. Ensimmäisessä testissä käytetään esimerkiksi 200 gramman purjelentokonetta, jonka paino on 10 grammaa. Keskinopeus 100 sentin matkan jälkeen oli 0,93 metriä sekunnissa. Edellä käsitellyn kinematiikan yhtälön avulla kokeellinen kiihtyvyys on 0,43 metriä sekunnissa potenssiin. Tämä sama laskelma, jota sovelletaan muihin testeihin, tuottaa tässä taulukossa esitetyt tulokset.

kokeellisten ja teoreettisten kiihtyvyyksien eroilla voi olla useita syitä, kuten mittaustarkkuuden rajoitukset, hyvin pieni mutta ei täysin merkityksetön kitka ilmaradalla ja purjeen alla oleva ilmatasku, joka voi lisätä tai vähentää jännitysvoimaa ketjussa.

voimat ovat läsnä lähes jokaisessa maailmankaikkeuden ilmiössä. Maahan tuodut voimat vaikuttavat kaikkiin arjen osa-alueisiin.

pää voi aiheuttaa traumoja ja heikentää kognitiivisia toimintoja. Urheiluun liittyviä aivotärähdyksiä tutkivassa tutkimuksessa käytetään erityisiä kolmiakselisilla kiihtyvyysmittareilla varustettuja jääkiekkokypäriä mittaamaan kiihtyvyyttä törmäyksen aikana.

tiedot lähetettiin telemetrialla kannettaville tietokoneille, jotka tallensivat mittaukset tarkempaa analysointia varten. Pään kiihtyvyydet ja massa tuntien oli mahdollista käyttää Newtonin toista lakia, F = ma, laskemaan voimien vaikutusta aivoihin.

kävelytien rakennusinsinöörit ovat kiinnostuneita tutkimaan jalkakuorman aiheuttaman voiman vaikutusta näihin rakenteisiin. Tässä tutkimuksessa tutkijat sijoittivat kävelytielle sensoreita, jotka mittaavat jalankulkijoiden aiheuttamaa tärinää. Rakenteellinen vaste mitataan pystysuorana kiihtyvyytenä, joka on tärkeä parametri tutkittaessa näiden rakenteiden stabiilisuutta

on nähty vain kiihtyvyys ja Zeuksen introduction to force. Nyt teidän täytyy ymmärtää periaatteet ja protokolla takana laboratoriokoe, joka validoi Newtonin toinen laki liikkeen. Kuten aina, Kiitos katselusta!

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.