siła i przyspieszenie

drugie prawo Newtona opisuje związek między siłą a przyspieszeniem, a ta zależność jest jedną z najbardziej podstawowych koncepcji mających zastosowanie w wielu dziedzinach fizyki i inżynierii.

F równa się ma – matematyczne wyrażenie drugiego prawa Newtona. To pokazuje, że większa siła jest potrzebna do poruszenia obiektu o większej masie. Wykazano również, że dla danej siły przyspieszenie jest odwrotnie proporcjonalne do masy. Oznacza to, że przy tej samej sile mniejsze masy przyspieszają bardziej niż większe masy

Tutaj pokażemy eksperyment potwierdzający drugie prawo Newtona, stosując siły o różnej wielkości na szybowcu na pasie startowym prawie bez tarcia

zanim przejdziemy do szczegółów, jak przeprowadzić eksperyment, przestudiujmy pojęcia i prawa, które przyczyniają się do analizy danych i interpretacji.

instalacja składa się z powietrznego pasa startowego, płatowca, wyzwalacza fotograficznego w znanej odległości d od punktu początkowego, koła pasowego i łańcucha roboczego żagla nad kołem pasowym.

jeśli ktoś przyczepia ciężar do drugiego końca liny i rzuca go, ciężar przykłada siłę do żagla, powodując jego przyspieszenie. Ta moc jest podana przez drugie prawo Newtona. Jednocześnie będzie to siła ciężaru z powodu przyspieszenia grawitacji minus siła naciągu w łańcuchu łączącym ciężar spada na żagiel. Ta siła napięcia jest masa, masa razy przyspieszenie świecy.

na wyrównać siły na żagiel z siłą masy, można wyprowadzić wzór do obliczenia teoretycznie przyspieszenie świecy.

w kolejności eksperymentu, aby obliczyć przyspieszenie świecy za pomocą timera fotopuerta. Daje nam to czas potrzebny szybowcowi na przesunięcie odległości d od punktu początkowego. Za pomocą tych informacji można obliczyć prędkość żagla, a następnie za pomocą tego wzoru kinematycznego można obliczyć wielkość przyspieszenia eksperymentalnego.

teraz, gdy rozumiemy Zasady, zobaczmy, jak faktycznie przeprowadzić ten eksperyment w laboratorium fizyki

jak wspomniano wcześniej, eksperyment ten wykorzystuje szybowiec połączony linią przechodzącą przez Koło pasowe z ciężarem. Śledź suwaki żeglarskie wzdłuż powietrza, które tworzy poduszkę powietrzną, aby zmniejszyć tarcie do niewielkich poziomów.

jak waga spada, koło pasowe przekierowuje napięcie na linii, aby wyciągnąć żagiel, który ma długą flagę 10 cm na górze. Brama fotograficzna w znanej odległości od punktu początkowego rejestruje czas potrzebny fladze podczas przejścia przez nią

końcową prędkością żagla jest długość flagi podzielona przez czas przejścia przez bramę fotograficzną. Przy skończonej prędkości żagla i przebytej odległości można obliczyć przyspieszenie.

Skonfiguruj eksperyment, ustawiając timer drzwi fotograficznych na znak 100 cm na pasie startowym, a szybowiec na znak 190 cm suwak ma masę 200 gramów. Przytrzymaj żagiel, aby się nie poruszał i dodaj ciężary na końcu łańcucha, aby zawiesić całkowitą masę również 10 gramów

po umieszczeniu hantli zwolnij szybowiec Zapisz prędkość dla pięciu biegów i Oblicz średnią. Użyj masy świecy i masy zawieszenia, aby obliczyć przyspieszenia eksperymentalne i teoretyczne i zapisz wyniki.

teraz dodaj jeszcze cztery ciężary do świecy, podwajając jej masę do 400 gramów. Umieść szybowiec na znaku 190 cm, aby powtórzyć eksperyment. Zwolnij szybowiec i nagrać swoją prędkość do pięciu wyścigów. Ponownie obliczyć i zapisać średnią prędkość oraz przyspieszenia eksperymentalne i teoretyczne.

w przypadku ostatniego zestawu testów należy usunąć wagę świecy, aby miała początkową masę 200 gramów. Następnie dodaj ciężary do ciasta, które wisi, aż uzyskasz nową masę 20 gramów. Powtórz eksperyment przez kolejne pięć biegów.

na koniec dodaj więcej wagi do wiszącej masy do 50 gramów i powtórz eksperyment przez kolejne pięć biegów.

Przypominamy, że teoretyczne przyspieszenie żagla jest równe przyspieszeniu wynikającemu z grawitacji g pomnożonej przez współczynnik masy malejącej masy i masy masy i płatowca łącznie. Jako wartości teoretyczne w tym pokazie planszowym przyspieszenie zmniejsza się wraz ze wzrostem masy szybowca.

z drugiej strony, przyspieszenie wzrasta wraz ze wzrostem masy spadku masy, z powodu siły wyższej. Zauważ, że przyspieszenia przewidywane przez to równanie mogą mieć maksymalną wartość g, która wynosi 9,8 metra na sekundę kwadratu.

poniżej zobaczymy, jak obliczyć przyspieszenie eksperymentalne. Na przykład pierwszy test wykorzystuje szybowiec o wadze 200 gramów i wadze 10 gramów. Średnia prędkość po przejechaniu 100 centymetrów wynosiła 0,93 metra na sekundę. Korzystając z omawianego wcześniej równania kinematyki, przyspieszenie eksperymentalne wynosi 0,43 metra na sekundę kwadratu. To samo obliczenie zastosowane do innych testów daje wyniki pokazane w tej tabeli.

różnice między przyspieszeniami eksperymentalnymi i teoretycznymi mogą mieć kilka przyczyn, w tym ograniczenia dokładności pomiaru, bardzo małe, ale nie do końca niewielkie tarcie na torze powietrznym i kieszeń powietrzną pod żaglem, które można dodać lub odjąć od siły naciągu wzdłuż łańcucha.

siły są obecne w prawie wszystkich zjawiskach we wszechświecie. Siły sprowadzone na ziemię wpływają na wszystkie aspekty codziennego życia.

głowa może powodować obrażenia i upośledzać funkcje poznawcze. Badanie wstrząsów związanych ze sportem wykorzystuje specjalne kaski hokejowe wyposażone w trzyosiowe akcelerometry do pomiaru przyspieszenia podczas uderzenia.

dane zostały wysłane przez telemetrię do laptopów, które zarejestrowały pomiary do dalszej analizy. Znając przyspieszenia i masę głowy, można było użyć drugiego prawa Newtona, F = ma, do obliczenia wpływu sił na mózg.

inżynierowie drogowi, Budownictwo drogowe są zainteresowani badaniem wpływu siły spowodowanej obciążeniem tych struktur. W tym badaniu naukowcy umieścili czujniki na torze, który mierzy wibracje spowodowane przez pieszych. Odpowiedź strukturalna jest mierzona pod względem przyspieszenia pionowego, który jest ważnym parametrem w badaniu stabilności tych struktur

widział tylko przyspieszenie i wprowadzenie Zeusa w życie. Teraz musisz zrozumieć zasady i protokół leżący u podstaw eksperymentu laboratoryjnego, który testuje drugie prawo ruchu Newtona. Jak zawsze, dzięki za oglądanie!

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.