kraft og Acceleration

Nytons anden lov beskriver forholdet mellem kraft og acceleration, og dette forhold er et af de mest grundlæggende begreber, der gælder for mange områder inden for fysik og teknik.

F er lig med ma er det matematiske udtryk for den anden lov. Dette viser, at der er behov for større kraft for at flytte et objekt med en større masse. Det er også vist, at for en given kraftacceleration er omvendt proportional med massen. Det vil sige med den samme påførte kraft accelererer mindre masser mere end større masser

her vil vi vise dig et eksperiment, der validerer Nytons anden lov og anvender kræfter af forskellig størrelse på en svævefly på et næsten friktionsløst luftspor

før vi går nærmere ind på, hvordan man kører eksperimentet, vil vi studere de begreber og love, der bidrager til dataanalyse og fortolkning.

installationen består af et luftspor, en svævefly, en fotodørtimer i en kendt afstand d fra startpunktet, en remskive og en sejloperationskæde på remskiven.

hvis man lægger en vægt på den anden ende af rebet og kaster det, vil vægten anvende en kraft på sejlet, der får det til at accelerere. Denne kraft er givet af nyheds anden lov. Samtidig vil det være vægtenes kraft på grund af tyngdeaccelerationen minus spændingskraften i forbindelseskæden vægten falder til sejlet. Denne spændingskraft er vægten af vægten gange sejlets acceleration.

ved at ligestille kraften på sejlet med vægten kan man udlede formlen til teoretisk beregning af sejlets acceleration.

den eksperimentelle måde at beregne lysets acceleration på er ved hjælp af photoporte timeren. Dette giver os den tid, som svæveflyet har brug for til at rejse afstanden d fra startpunktet. Med disse oplysninger kan du beregne sejlets hastighed, og ved hjælp af denne kinematiske formel kan du beregne størrelsen af den eksperimentelle acceleration.

nu hvor vi forstår principperne, lad os se, hvordan vi rent faktisk udfører dette eksperiment i et fysiklaboratorium

som tidligere nævnt bruger dette eksperiment en svævefly forbundet med en linje, der passerer over en remskive med en vægt. Spor sejlskyderne langs en luft, hvilket skaber en luftpude for at reducere friktionen til ubetydelige niveauer.

når vægten falder, omdirigerer remskiven spændingen på linjen for at trække sejlet, som har et 10 cm langt flag øverst. En fotodør i en kendt afstand fra startpunktet registrerer den tid, det tager for flaget at passere gennem det

endelig sejlhastighed er flagets længde divideret med den tid, det passerer gennem fotodøren. Med sejlets endelige hastighed og den tilbagelagte afstand er det muligt at beregne accelerationen.

Opsæt eksperimentet ved at placere photoporte-timeren ved 100 cm-mærket på luftsporet og svæveflyet ved 190 cm-mærket. Skyderen har en masse på 200 gram. Hold sejlet, så det ikke bevæger sig, og tilføj vægte til enden af kæden for at hænge den samlede masse er også 10 gram

når vægtene er på plads, skal du frigive svæveflyet registrere sin hastighed i fem kørsler og beregne gennemsnittet. Brug stearinlys masse og hængende vægt til at beregne eksperimentelle og teoretiske accelerationer og registrere resultaterne.

Tilføj nu fire flere vægte til stearinlyset, fordobling af dets masse til 400 gram. Placer svæveflyet ved 190 cm-mærket for at gentage eksperimentet. Slip svæveflyet og optag din hastighed i fem kørsler. Igen skal du beregne og registrere gennemsnitshastigheden og de eksperimentelle og teoretiske accelerationer.

for det sidste sæt test skal du fjerne vægten fra lyset, så det har sin oprindelige masse på 200 gram. Tilsæt derefter vægte til den hængende dej, indtil du har en ny dej på 20 gram. Gentag eksperimentet i yderligere fem kørsler.

til sidst skal du tilføje mere vægt til den hængende masse op til 50 gram og gentage eksperimentet i yderligere fem kørsler.

Husk, at sejlets teoretiske acceleration er lig med accelerationen på grund af tyngdekraften g ganget med massekvotienten for den faldende vægt og massen vægten og svæveflyet sammen. Som de teoretiske værdier i denne tabel viser, falder accelerationen, når svæveflyets masse øges.

omvendt øges accelerationen, når faldets masse stiger i vægt på grund af force majeure. Bemærk, at accelerationerne forudsagt af denne ligning kan have en maksimal værdi på g, som er 9,8 meter pr.

næste, lad os se, hvordan man beregner den eksperimentelle acceleration. For eksempel bruger den første test en svævefly på 200 gram og en vægt på 10 gram. Den gennemsnitlige hastighed efter at have rejst 100 centimeter var 0, 93 meter pr. Ved hjælp af kinematikligningen diskuteret ovenfor kommer den eksperimentelle acceleration til 0,43 meter pr. Den samme beregning, der anvendes på de andre test, giver de resultater, der er vist i denne tabel.

forskelle mellem eksperimentelle og teoretiske accelerationer kan have flere årsager, herunder begrænsninger på målenøjagtighed, meget lille, men ikke helt ubetydelig friktion i luftsporet, og luftlommen under sejlet, som kan tilføje eller trække fra spændingskraften langs kæden.

kræfter er til stede i næsten ethvert fænomen i universet. Bragt til jorden påvirker kræfterne alle aspekter af hverdagen.

hovedet kan forårsage traumer og forringe kognitive funktioner. En undersøgelse af sportsrelaterede hjernerystelser bruger specielle hockeyhjelme udstyret med tre-aksede accelerometre til at måle acceleration under påvirkning.

dataene blev sendt via telemetri til bærbare computere, som registrerede målingerne til yderligere analyse. Ved at kende accelerationerne og massen af hovedet var det muligt at bruge den anden lov, F = ma, til at beregne virkningen af kræfter på hjernen.

civilingeniører, gangbro konstruktion er interesseret i at studere effekten af fodbelastning induceret kraft på disse strukturer. I denne undersøgelse placerede forskerne sensorer på en gangbro, der måler fodgængerinducerede vibrationer. Strukturel respons måles i form af lodret acceleration, hvilket er en vigtig parameter i undersøgelsen af stabiliteten af disse strukturer

har kun set acceleration og introduktion til kraft. Nu skal du forstå principperne og protokollen bag laboratorieeksperimentet, der validerer den anden bevægelseslov. Som altid, tak for at se!

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.