Forklar, hvorfor foråret strækker sig, mens systemet roterer, når du udfører et laboratorieeksperiment på ensartet cirkulær bevægelse?

Forståelse af kræfterne ved spil

1. centripetal kraft: For at et objekt kan bevæge sig i en cirkel, skal der være en kraft, der konstant trækker den mod midten af ​​cirklen. Denne kraft kaldes den centripetale kraft.

2. Spænding i foråret: I vores opsætning giver foråret centripetalkraften. Når massen roterer, strækker fjederen sig og skaber spænding. Denne spændingsstyrke fungerer som centripetalkraften og holder massen i en cirkel.

hvordan foråret strækker sig

* Newtons anden lov: Mængden af ​​strækning i foråret er direkte relateret til den spænding, den oplever. Dette styres af Newtons anden lov (F =MA) hvor:

* f: Kraften er spændingen om foråret.

* m: Massen fastgjort til foråret.

* a: Accelerationen af ​​massen, som er den centripetale acceleration (A =V^2/R, hvor V er hastigheden og R er cirkelens radius).

* Hooke's lov: Foråret selv adlyder Hookes lov, der siger, at den kraft, der udøves af en fjeder, er proportional med dens forskydning fra dens ligevægtsposition:

* f =-kx

* k: Fjederkonstanten (et mål for fjederens stivhed).

* x: Fortrængningen (strækning) af foråret.

sætter det sammen

1. Den roterende masse har brug for en centripetal kraft for at bevare sin cirkulære bevægelse.

2. Forårspænding: Fjederen giver denne centripetale kraft gennem dens spænding.

3. Hooke's lov: For at generere den nødvendige spænding skal fjederen strække sig.

4. strækning og spænding: Jo mere fjederen strækker sig (x), jo større er spændingen (f) den udøver, som giver den mulighed for at tilvejebringe den krævede centripetale kraft.

I det væsentlige strækker foråret sig, fordi det er nødvendigt at skabe nok spænding til at trække i massen mod midten af ​​cirklen, hvilket opfylder kravet om centripetalkraft til cirkulær bevægelse.