Tavaszi gravitációs inga
Ebben a cikkben foglalkozunk a rugó-gravitációs ingával. Itt található a tartalom rövid verziója:
- Először van Magyarázatok, mi a rugó-gravitációs inga és mely képleteket használjuk itt.
- Példák majd kiszámítják a számokat.
- Kapsz feladatok és Feladatok hogy kiképezd magad.
- A Videó meg kell magyaráznia a rugó-gravitációs inga kapcsolatait is.
- Van egy a cikk végén Kérdés és válasz terület tipikus kérdésekkel erről a témáról.
Egy pillanat múlva megnézzük a rugós gravitációs ingát. Azonban, ha még nem tudja, hogy melyek az erők, és hogyan kell kezelni őket, akkor megnézheti az Erők hozzáadása és lebontása című cikket. Egy pillantás az Energiatakarékosság cikkre sem árthat.
A rugó-gravitációs inga magyarázata
Kezdjük először azzal a kérdéssel: Mi az a rugós gravitációs inga? Nos, van egy rugónk (tekercsrugó), amelyhez egy massza van rögzítve, és amely lefagy. Így nézhet ki például:
Most természetesen lehúzhatja vagy felnyomhatja a masszát. Lásd a következő ábrát:
Ez erőt hoz létre tavasszal. Az, hogy ez mekkora, természetesen attól függ, hogy a rugó mennyire van összenyomva vagy tovább húzva. És természetesen a rugó anyagáról és felépítéséről is.
Sok rugó esetén arányosság van a rugó meghosszabbítása/rövidülése és a ható erő között. Tehát ha az út megduplázódik, akkor az erő is megduplázódik. Ha az út megháromszorozódik, az erő is megháromszorozódik. Természetesen ez csak bizonyos keretek között érvényes. Egy ponton a rugó véglegesen deformálódik, vagy elszakad, ha a terhelés még nagyobb. Mindazonáltal, amíg az arányos tartomány továbbra is fennáll, a Hooke-törvény képlete érvényes:
- "F" az erő Newtonban
- "D" a tavaszi sebesség newtonokban/méter
- "s" a távolság méterben
Lejjebb egymásra találni Példák nak nek.
Ha meghúzza a rugót, beleértve a masszát is, és újra elengedi, az előre-hátra lendülni kezd. Ez képletekkel is leírható. A rugó előre-hátra lengését a Hz frekvencia adja meg. Például az 5 Hz azt jelenti, hogy a rugó egy másodperc alatt ötször megy fel és le. A reciprok érték a "T" oszcillációs periódus. Ez azt jelzi, hogy mennyi idő alatt mozog a rugó egy kiinduló helyzetből fel/le és vissza a kiinduló helyzetbe. A képletek a következők:
- "f" a frekvencia Hertz-ben
- "π" a kör száma, azaz körülbelül 3,14159, egységek nélkül
- "D" a rugóállandó Newton/méter
- "m" a tömeg kilogrammban
- A "T" az oszcillációs periódus másodpercben
Példák rugós gravitációs ingákra
Nézzünk meg számos példát számokkal a rugó-gravitációs inga képleteinek alkalmazására.
1. példa:
Van egy rugónk, amelynek állandó értéke 20 N/m, és 0,2 m-rel elhajlik. Milyen erő működik?
2. példa:
15 cm-rel elhajlítjuk a rugót, és 6 Newton erőt alkalmazunk. Mekkora a tavaszi állandó?
Megoldás: Először át kell alakítanunk a centiméterről méterre mért távolságot (mindig az SI egységeket kell használni, azaz métereket, másodperceket, newtonokat stb., És nem centiméterben, milliszekundumban vagy milliNewtonban stb.). Ezután konvertáljuk a képletet "D" -re, beillesztjük és elvégezzük a matematikát.
3. példa:
Egy rugó állandó értéke 21 newton méterenként, súlya 3 kilogramm. Számítsa ki a rezgés frekvenciáját és a rezgés időtartamát.
Megoldás: Az információt közvetlenül az egyenletbe kapcsolhatjuk. A következő számítás ezt mutatja, és megmutatja az egységek kezelését is. A gyök alatt 7: s 2 van. A gyökér előtti számokat egyszerűen be kell írni a számológépbe (tegyen zárójelet a nevező köré, hogy a számológép tudja, hogy Pi is szerepel a nevezőben). 0,42 Hz-t kapunk. A kölcsönös érték ekkor "T" 2,38 másodperccel.
Feladatok/gyakorlatok: súly-tömeg inga
Tavaszi-gravitációs-inga videók
Videó: Lyrelda
Ennek a videónak meg kell mutatnia, hogy mi a harmonikus rezgés egy rugós nehéz pedelben. Először röviden bemutatják, mit jelent ez (a rugó súlya). Hook törvényével folytatódik, és F = -Ds. Ezután a tömeg és a tehetetlenség súlyosságát tárgyaljuk, és ennek mi köze van a tavasz és a tömeg mozgásához és nyugalmi állapotához. Ezt követi a periódus időtartama, a rezgés időtartama és a frekvencia. Megjelennek a megfelelő matematikai és fizikai összefüggések. Ha levezeted a távolságot, megkapod a sebességet, és egy további derivált hozza a gyorsulást. A rendszert leíró differenciálegyenlet is bemutatásra kerül.
Ezt a videót a Youtube.com-on találtam.
Tavaszi gravitációs inga: kérdések és válaszok
Ebben a részben tipikus kérdéseket nézünk meg a rugó-gravitációs ingával kapcsolatos válaszokkal.
K: Mi a legegyszerűbb módja a rugós gravitációs ingák elsajátításának?
V: Olvassa el figyelmesen ezt a cikket, és nézze meg a videót is. Tudatosítsa magában, mit jelentenek az egyenletek/képletek egyes változói és mely egységekben használják az információkat. Önnek újra ki kell számolnia a példákat (amelyeket részben megismételünk a feladatokban/gyakorlatokban).