Yüzen boncuk: yer çekimine karşı Coulomb yasası

Eğitici bir simülasyon oyunu. Cam bir tüpte yüklü bir boncuğu diğerinin üstüne indir ve aralarındaki itmenin onu nerede taşıdığını, hangi yükün ya da kütlenin onu yüzdürdüğünü ve tabanın ne kadar sert geri ittiğini tahmin et.

Coulomb yasasıElektriksel kuvvet

YÜZEN BONCUK

Nerede yüzer

Hazır
Boncuğu indirmek için JavaScript'i etkinleştir. Talimatlar ve çözümlü örnek okunabilir kalır.
Elektriksel itme FAğırlık W ve tahmininİpin çekmesi TTüp, ölçek ve hedef
Yüzmek·q₁·q₂ ÷ r² = m·g

Zaman

0.00 s

t

Boncuklar arası aralık

— cm

r

Elektriksel itme

— mN

F = k·q₁·q₂ ÷ r²

İpin çekmesi

— mN

T = m·g − F

Tabanın alt boncuğa itmesi

— mN

N

Başlamadan önce tahmin et

Denemeyi hazırlamak için tahminini yaz. Bir cevap olana kadar Başlat kapalı kalır.

İtmenin boncuğu nerede taşıdığını tahmin et.

Görev puanı—

Her cevap %2 içinde olmalı: her biri 100 puan kazandırır. İlk denemede doğru bilmek 50 puan ekler. Bir deneme başladığı anda sayılır.

✓ Doğru cevap① İlk denemede

Yüzen boncuk nasıl oynanır

  1. Bir test seç ve karttaki yükleri, kütleyi ya da istenen yüksekliği oku.
  2. Yükler C, r metre ve m kg cinsinden olmak üzere k·q₁·q₂ ÷ r² = m·g'yi kullan.
  3. Tahminini yaz ve Başlat'a bas. İp üst boncuğu tüpün tepesinden indirir.
  4. İpin nerede gevşediğine bak ve turuncu çizginle ya da gri hedefle karşılaştır.

Coulomb yasası

İki yük aynı işaretliyse birbirini iter, zıt işaretliyse çeker. 1785'te Charles-Augustin de Coulomb bu kuvveti bir burulma terazisiyle ölçtü ve F = k·q₁·q₂ ÷ r² bağıntısını buldu; k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C². Kuvvet her yükle artar ve uzaklığın karesiyle azalır: uzaklık yarıya inerse kuvvet dört katına çıkar. Kuvvet iki yüke de eşit büyüklükte ve zıt yönlerde etki eder. Küçük cisimler arasında elektriksel kuvvet yer çekiminden kat kat güçlüdür: birkaç santimetre aralıklı iki boncuktaki birkaç düzine nanocoulomb, birini bütün Dünya'nın çekimine karşı taşımaya yeter. Sürtülmüş bir balonun saçını kaldırabilmesinin nedeni budur.

Öğrenmeye odaklı bir model

Boncuklar küçük kürelerdir, bu yüzden noktasal yük gibi davranır; r, merkezleri arasındaki aralıktır. Cam kusursuz bir yalıtkandır ve boncuklar yük kaybetmez. İpin ucu tüpün tepesinden (16 cm) 0,6 cm'ye 2 s içinde düzgün biçimde iner; bu kadar yavaş olduğu için boncuk her an dengededir: ip, m·g − F pozitif olduğu sürece bu kuvvetle çeker ve tam F = m·g olan yerde gevşer. En üstte bile ağırlığından güçlü itilen bir boncuk kapakta kalır; yüzemeyecek kadar ağır olan alttakinin üstünde durur. Tüp ve aralık ölçeklidir; boncuklar daha büyük çizilmiştir. %2 içindeki cevaplar doğrudur.

Dili değiştirmek testini, tahminini, denemelerini ve deneyini korur.