Grafika interaktywna
Przykłady zastosowań zasad dynamiki
Obejrzyj grafikę interaktywną prezentującą metalową kulkę swobodnie opadającą w cylindrze wypełnionym gliceryną.
Zapoznaj się z grafiką interaktywną prezentującą metalową kulkę swobodnie opadającą w cylindrze wypełnionym gliceryną.
Na swobodnie opadającą w glicerynie metalową kulkę działają: powodująca spadek kulki siła grawitacji, oraz siły wyporu i lepkości, które hamują ruch. Grafika przedstawia położenia kulki w funkcji czasu, gdzie różnica czasowa pomiędzy poszczególnymi położeniami jest równa . Po lewej stronie widoczna jest linijka, która może zostać wykorzystania do określenia położenia.
1. Metalowa kulka wpada do gęstej i lepkiej cieczy, jaką jest gliceryna. Prędkość początkowa kulki wynosi 0.
2. Siły działające na kulkę spełniają II zasadę dynamiki Newtona. Metalowa kulka, swobodnie opadając w gęstej i lepkiej cieczy, początkowo przyspiesza pod wpływem siły grawitacji . Sile tej przeciwdziała stała w czasie siła wyporu , której wartość jest mniejsza, niż wartość siły grawitacji. Ruch kulki hamuje również siła lepkości , której wartość zależy od tego, z jaką prędkością porusza się kulka. Siła wypadkowa jest większa od zera.
3. Siły działające na metalową kulkę swobodnie opadającą w glicerynie nadal spełniają II zasadę dynamiki Newtona, ponieważ prędkość kulki jest wciąż zbyt mała, aby suma sił wyporu oraz lepkości zrównoważyła siłę grawitacji.
4. Prędkość kulki osiąga wartość graniczną, przy której suma sił wyporu oraz lepkości równoważy siłę grawitacji działającą na kulkę. Siły działające na metalową kulkę spełniają I zasadę dynamiki Newtona.
5. Siły działające na kulkę nadal spełniają I zasadę dynamiki Newtona, ponieważ kulka nie może przyspieszyć do prędkości większej, niż prędkość graniczna.
6. Różnice odległości pokonane przez swobodnie opadającą w glicerynie metalową kulkę są stałe w takich samych odstępach czasowych. Jest to przykład ruchu ze stałą prędkością, a więc potwierdzenie, że siły działające na kulkę spełniają I zasadę dynamiki Newtona.
7. Kulka porusza się ruchem jednostajnym ze stałą prędkością, aż do chwili, gdy opadnie na dno cylindra, lub do momentu, w którym zmianie ulegną warunki otoczenia np. zmieni się gęstość cieczy.
Zastanów się, czy będzie różnica w ruchu kulki, jeśli kulka będzie poruszać się w spirytusie?
Uporządkuj opisy sił działających na kulkę swobodnie opadającą w gęstej, oleistej cieczy.
jest stała w ciągu ruchu i skierowana pionowo do góry, zależy od objętości kulki, zależy od masy kulki, jest stała w ciągu ruchu i skierowana pionowo w dół, rośnie do momentu, gdy osiąga swoje maksimum, maleje do zera, od tego momentu kulka opada w cieczy ruchem jednostajnym, rośnie wraz z prędkością kulki, aż osiągnie maximum, jest zmienna w ciągu ruchu i skierowana pionowo do góry, zależy od prędkości kulki
| Siła grawitacji | |
|---|---|
| Siła wyporu | |
| Siła lepkości | |
| Siła wypadkowa |