Fjærverksted: side om side eller etter hverandre?

Et lærerikt simuleringsspill. Heng lodd i fjærer side om side, etter hverandre eller kuttet i to, forutsi forlengelsen eller fjærkonstanten, og se loddet falle til ro ved siden av en linjal.

Hookes lovKombinerte fjærer

FJÆRVERKSTED

Side om side

Klar
Slå på JavaScript for å henge opp loddene. Instruksjonene og det løste eksempelet kan fortsatt leses.
Forlengelse over tidFjærer og loddForutsigelsen dinLikevektsstilling eller hel fjær
Kombinerte fjærerk = k₁ + k₂

Tid

0.00 s

t

Forlengelse

— cm

x

Fjærkraft

— N

F = k·x

Samlet fjærkonstant

— N/m

k

Svingetid

— s

T = 2π·√(m ÷ k)

Forutsi før du starter

Skriv inn prediksjonen din for å gjøre alt klart. Start er av til det finnes et svar.

Forutsi forlengelsen og fjærkonstanten.

Oppdragspoeng—

Hvert svar må være innenfor 2 %: hvert gir 100 poeng. Riktig på første forsøk gir 50 ekstra. Et forsøk teller så snart det starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Fjærverksted

  1. Velg et forsøk og les fjærene og loddet på kortet.
  2. Bestem hvordan fjærene deler lasten: side om side deler de den, etter hverandre bærer hver alt.
  3. Skriv inn prediksjonen din og trykk Start. Loddet senkes rolig ved siden av en linjal.
  4. Sammenlign hvor det blir hengende med den oransje linjen din, eller svingningen med perioden din.

Hvordan kombineres fjærer?

En fjær strekkes i forhold til kraften som trekker i den, F = k·x, og fjærkonstanten k sier hvor mange newton som strekker den én meter. Når to fjærer henger side om side og holder et lodd sammen, strekkes de like mye og deler kraften, så paret er stivere: k = k₁ + k₂. Når de henger etter hverandre, bærer hver fjær hele lasten, begge strekkes, og forlengelsene legges sammen, så paret er slakkere: 1/k = 1/k₁ + 1/k₂, og to like fjærer blir én halvparten så stiv. Å kutte en fjær virker motsatt: hver bit har færre viklinger til å dele forlengelsen, så en halv fjær er dobbelt så stiv. De fire fjærene i en bil deler vekten side om side, en madrass bruker hundrevis av fjærer side om side, og en lang kjede av fjærer er slakk og tøyelig. Fjærkonstanten bestemmer også hvor fort en masse svinger: T = 2π·√(m ÷ k).

En avgrenset læringsmodell

Fjærene er ideelle: masseløse, med forlengelse i forhold til kraften og uten friksjon. Hver fjær er tegnet 18 cm lang uten last, og loddet senkes rolig på 2 s til der fjærene bærer vekten. Ved svingningen starter massen 3 cm under likevekt og svinger i 2 s. Forlengelsene er i målestokk på linjalen. Svar innenfor 2 % er riktige. g = 9,8 m/s².

Når du bytter språk, beholdes forsøket, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.