Salıncak ve Rezonans: doğru anda it

Eğitici bir simülasyon oyunu. Bir salıncağı ne zaman iteceğini, ne kadar hızlı gittiğini, bir yayın ne kadar enerji depoladığını ya da hangi tümseklerin bir arabayı zıplattığını tahmin et, sonra enerjinin gidip gelişini izle.

Basit harmonik hareketRezonans

SALINCAK VE REZONANS

İtiş zamanlaması

Hazır
Salıncağı başlatmak için JavaScript'i etkinleştir. Talimatlar ve çözümlü örnek okunabilir kalır.
HareketDepolanan enerjiTahmininİtişler ve tümsekler
SalınımT = 2π·√(L ÷ g)

Zaman

0.00 s

t

Doğal periyot

— s

T₀

Sürat

— m/s

v

Hareket enerjisi

— J

½·m·v²

Depolanan enerji

— J

m·g·h · ½·k·x²

Başlamadan önce tahmin et

Hazırlık için tahminini yaz. Bir cevap girilene kadar Başlat kapalı kalır.

Enerjiyi ve ritmi tahmin et.

Görev puanı—

Her cevap %2 içinde olmalı: her biri 100 puan kazandırır. İlk deneyde doğru bulmak 50 puan ekler. Bir deney başladığı anda sayılır.

✓ Doğru cevap① İlk denemede

Salıncak ve Rezonans nasıl oynanır

  1. Bir test seç ve karttaki uzunlukları, yayları, kütleleri ve süratleri oku.
  2. Sürtünme olmadan enerji aynı kalır: hareket, ½·m·v², ile depolanan enerji, m·g·h ya da ½·k·x², arasında akar.
  3. İtişler ancak her doğal periyotta bir kez geldiklerinde büyük bir hareket oluşturur: rezonans. Tahminini yaz ve Başlat'a bas.
  4. Çubukların enerji takasını ya da itişler uyumluyken grafiğin büyüyüşünü izle.

Küçük itişler neden büyük bir salınım yapar?

Bir salınıcı sürekli enerji takas eder. Bir yükseklikten bırakılan salıncak düşerken m·g·h'yi harekete, dipte ½·m·v²'ye çevirir, sonra aynı yüksekliğe geri tırmanır; bir yaydaki blok ½·k·x²'yi harekete çevirir ve geri alır. Sürtünme olmadan toplam hiç değişmez, bu yüzden dipteki sürat √(2·g·h)'dir ve A kadar çekilen bir yay ½·k·A² depolar; bu enerji hareketle yay arasında A ÷ 2'de değil, x = A ÷ √2'de eşit paylaşılır. Her salınıcının kendi doğal periyodu T₀ da vardır. Onu her periyotta bir kez, hep geri gelirken it; her itiş bir öncekine eklenir: hareket büyür de büyür. Yanlış ritimle it, itişler bazen yardım eder bazen karşı koyar, bu yüzden pek bir şey birikmez. Bu rezonanstır. Bir çocuğun küçük itişlerle bir salıncağı yükseğe çıkarmasını sağlar, eşit aralıklı tümsekleri olan bir yolda bir arabayı belli bir süratte zıplatır ve askerlerin bir köprüden geçerken adım uydurmayı bırakmasının nedenidir.

Öğrenmeye odaklı bir model

Sürtünme ya da hava direnci yoktur, bu yüzden enerji yalnızca hareketle depolama arasında yer değiştirir. Salıncak 2,45 m'lik iplere asılıdır, 25 kg'lık bir çocuk taşır ve küçük açılarda kalır; bloğun kütlesi 2 kg'dır. Her itiş ya da tümsek aynı sürati ekleyen kısa bir dürtüdür: verdiğin aralıkla 16 s içinde beş tane. Oluşturdukları hareket tam olarak toplanır ve deney sonuncusundan bir doğal periyot sonra biter. İtişler ve tümsekler üç kat hızlı oynatılır; diğer deneyler gerçek zamanda, bir tam salınım ya da 2 s boyunca oynatılır. Salıncak ölçeklidir; yay ve araba değildir. %2 içindeki cevaplar doğrudur. g = 9,8 m/s².

Dili değiştirmek testini, tahminini, denemelerini ve deneyini korur.