Центробежное движение с Cobra DigiMotion Expert Set

Принцип

При вертикальном движении по окружности тело движется по круговой траектории. Скорость направлена по касательной к траектории, а центростремительная сила — к её центру. Одновременно действует сила тяжести, направленная вертикально вниз, которая изменяет скорость тела по мере его движения вдоль траектории.

Чтобы тело прошло верхнюю точку окружности и продолжило движение по траектории, его начальная скорость должна быть достаточной. В ходе эксперимента можно исследовать, какие начальные условия необходимы для достижения верхней точки. С помощью MotionBoard траектория движения MotionDot точно регистрируется и анализируется.

Задания

1. Запустите MotionDot с различными начальными скоростями по полуокружности и запишите движение с помощью MotionBoard.
2. Повторите эксперимент на траектории в три четверти окружности.
3. Сравните траектории и проанализируйте различия в скорости и характере движения.
4. Исследуйте условия, необходимые для прохождения верхней точки окружности.
5. Повторите измерения, чтобы получить воспроизводимые результаты и выявить характерные закономерности движения.

Цели обучения

Учащиеся выясняют, как вертикальное движение по окружности определяется направлением скорости по касательной, действием центростремительной силы и влиянием силы тяжести, изменяющей скорость тела вдоль траектории.

Они знакомятся с понятиями центростремительной силы, центробежной силы, кинетической и потенциальной энергии, а также инерциальной системы отсчёта. В ходе эксперимента учащиеся учатся анализировать силы, действующие на тело, сравнивать траектории и исследовать преобразование энергии при движении по окружности.

Преимущества

• Точная цифровая регистрация вертикального движения по окружности в режиме реального времени с помощью приложения LABsense.
• Анализ скорости, траектории и преобразования энергии.
• Наглядная демонстрация центростремительной силы и кажущихся сил.
• Формирование понимания инерциальных систем отсчёта и динамики движения.