Εικονικό πείραμα: 2ος Νόμος του Νεύτωνα
Επίλεξε το εικονίδιο πάνω δεξιά για να ανοίξεις - εκτυπώσεις το φύλλο εργασίας.
Επίλεξε το εικονίδιο για να συμβουλευτείς την οθόνη βοήθειας.
Εικονικό πείραμα: 2ος Νόμος του Νεύτωνα
Το περιβάλλον του εικονικού πειράματος αποτελείται από:
- Ένα αμαξίδιο μάζας 0,6 kg που πάνω του μπορεί να πάρει άλλες τρεις μάζες επίσης των 0,6 kg και βρίσκεται πάνω σε ένα οριζόντιο επίπεδο.
- Ένα δυναμόμετρο που συνδέεται στο αμαξίδιο και από ένα χέρι που τραβάει το δυναμόμετρο.
- Ένα επιταχυνσιόμετρο που είναι προσαρτημένο πάνω στο αμαξίδιο.
- Τα πλήκτρα "έναρξη", "παύση" και "επαναφορά", για την εκτέλεση του πειράματος.
- Τα πλήκτρα "αυξομείωσης μάζας" για την τοποθέτηση μαζών στο αμαξίδιο και από τα πλήκτρα "αυξομείωσης δύναμης" για την άσκηση διαφορετικής δύναμης σε αυτό μέσω του δυναμομέτρου.
Με το εικονικό πείραμα μπορείς:
- Να τοποθετήσεις μάζες στο αμαξίδιο και να του ασκήσεις μία σταθερή δύναμη μέσω του δυναμομέτρου.
- Να παρατηρήσεις την κίνηση και να καταγράψεις την ένδειξη της επιτάχυνσης από το επιταχυνσιόμετρο.
- Να επαναλαμβάνεις τις παραπάνω ενέργειες με διαφορετικές τιμές μάζας και δύναμης.
-
Να διερευνήσεις την επιτάχυνση που αποκτά το αμαξίδιο όταν:
- Διατηρώντας τη συνολική μάζα αμαξιδίου, του ασκείς συνεχώς μεγαλύτερη δύναμη.
- Διατηρώντας σταθερή τη δύναμη που ασκείς στο αμαξίδιο, αυξάνεις τη συνολική του μάζα με την προσάρτηση επιπλέον μαζών.
Οδηγίες εκτέλεσης του εικονικού πειράματος
-
1ο μέρος
- Επίλεξε τα πλήκτρα "αυξομείωσης δύναμης" και όρισε μία σχετικά μικρή δύναμη F που θα ασκηθεί με το δυναμόμετρο στο αμαξίδιο.
- Επίλεξε με τα πλήκτρα "αυξομείωσης μάζας" μία μάζα για το αμαξίδιο, η οποία θα παραμείνει σταθερή στο 1ο μέρος του πειράματος.
- Επίλεξε το πλήκτρο "έναρξη" και παρατήρησε την κίνηση του σώματος. Αυτό εκτελεί μία ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση. Κατάγραψε την επιτάχυνση που δείχνει το "επιταχυνσιόμετρο".
- Επανάλαβε την κίνηση αλλά διπλασίασε τη δύναμη F και κατάγραψε την επιτάχυνση που δείχνει το "επιταχυνσιόμετρο".
- Επανάλαβε την κίνηση αλλά τριπλασίασε τη δύναμη F και κατάγραψε ξανά την επιτάχυνση.
- Υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ της δύναμης και της επιτάχυνσης που αποκτά το αμαξίδιο όταν η μάζα του παραμένει σταθερή;
-
2ο μέρος
- Επίλεξε τα πλήκτρα "αυξομείωσης μάζας" και όρισε την μικρότερη μάζα m για το αμαξίδιο.
- Επίλεξε με τα πλήκτρα "αυξομείωσης δύναμης" μία δύναμη η οποία θα παραμείνει σταθερή στο 2ο μέρος του πειράματος.
- Επίλεξε το πλήκτρο "έναρξη" και παρατήρησε την κίνηση του σώματος. Αυτό εκτελεί μία ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση. Κατάγραψε την επιτάχυνση που δείχνει το "επιταχυνσιόμετρο".
- Επανάλαβε την κίνηση αλλά διπλασίασε την μάζα m και κατάγραψε την επιτάχυνση που δείχνει το "επιταχυνσιόμετρο".
- Επανάλαβε την κίνηση αλλά τριπλασίασε την μάζα m και κατάγραψε την επιτάχυνση.
- Υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ της μάζας και της επιτάχυνσης που αποκτά το αμαξίδιο όταν η δύναμη παραμένει σταθερή;
Η προσομοίωση λειτουργεί και με το πληκτρολόγιο ως εξής:
- Όταν ανοίγει η προσομοίωση, γίνεται πλοήγηση με το πλήκτρο "TAB" στην "καρτέλα συντελεστών" και στην "οθόνη βοήθειας". Τα πλήκτρα ενεργοποιούνται με το "Enter", και η πλοήγηση στις καρτέλες γίνεται ξανά με το "TAB".
- Έπειτα η πλοήγηση συνεχίζεται μόνο στην προσομοίωση ως εξής:
- Με το πλήκτρο "TAB" επιλέγεις τα πλήκτρα της προσομοίωσης ("επαναφορά", "έναρξη", "παύση", "αύξηση δύναμης F", "μείωση δύναμης F", "αύξηση μάζας m", "μείωση μάζας m") και τα πλήκτρα του template ("ανανέωση", "προβολή πλήρους οθόνης").
- Τα πλήκτρα της προσομοίωσης, αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
- Τα πλήκτρα του template, αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
-
Η σειρά ενεργοποίησης των πλήκτρων/αντικειμένων στην προσομοίωση είναι η εξής:
"προβολή πλήρους οθόνης" → "αύξηση δύναμης F" → "μείωση δύναμης F" → "αύξηση μάζας m" → "μείωση μάζας m" → "έναρξη" → "παύση" → "επαναφορά" → "ανανέωση template", και επαναλαμβάνεται η ίδια σειρά.
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ – ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ: 2ος ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ
Ομάδα 2-3 μαθητών:
Υπεύθυνος καθηγητής:
Ημερομηνία:
Εισαγωγή
Το περιβάλλον του εικονικού πειράματος παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα και αποτελείται από:
- Ένα αμαξίδιο μάζας 0,6kg που πάνω του μπορεί να πάρει άλλες τρεις μάζες επίσης των 0,6kg και βρίσκεται πάνω σε ένα οριζόντιο επίπεδο.
- Ένα δυναμόμετρο που συνδέεται στο αμαξίδιο και από ένα χέρι που τραβάει το δυναμόμετρο.
- Ένα επιταχυνσιόμετρο που είναι προσαρτημένο πάνω στο αμαξίδιο.
- Τα πλήκτρα "αυξομείωσης μάζας" για την τοποθέτηση μαζών στο αμαξίδιο και τα πλήκτρα "αυξομείωσης δύναμης" για την άσκηση διαφορετικής δύναμης σε αυτό μέσω του δυναμομέτρου.
- Τα πλήκτρα "έναρξη", "παύση" και "επαναφορά" για την εκτέλεση του πειράματος.
Σκοπός του εικονικού πειράματος
- Να διερευνήσεις πως μεταβάλλεται η επιτάχυνση που αποκτά ένα σώμα, ενώ έχει σταθερή συνολική μάζα, μεταβάλλεται (διπλασιάζεται, τριπλασιάζεται κ.λπ.) η δύναμη που του ασκείται.
- Να διερευνήσεις πως μεταβάλλεται η επιτάχυνση που αποκτά ένα σώμα, ενώ του ασκείται σταθερή δύναμη, μεταβάλλεται η συνολική του μάζα (διπλασιάζεται, τριπλασιάζεται κ.λπ.).
Εικονικό Πείραμα
Μέρος Α. Διερεύνηση της σχέσης επιτάχυνσης-δύναμης
Υπόθεση/Ερώτημα
Η επιτάχυνση α που αποκτάει ένα σώμα εξαιτίας μίας δύναμης F, όταν η μάζα του
m παραμένει σταθερή, είναι ανάλογη της δύναμης F;
NAI OXI
(Επίλεξε ΝΑΙ/ΟΧΙ πριν την εκτέλεση της δραστηριότητας).
Δραστηριότητες
Μπορείς να εκτελέσεις, στο περιβάλλον του εικονικού πειράματος, τις παρακάτω ενέργειες:
-
Να επιλέξεις με τα "πλήκτρα αυξομείωσης μάζας", τη συνολική μάζα του αμαξιδίου, η οποία θα παραμείνει
σταθερή στο Μέρος Α.
m = ……………………………… (επίλεξε μία τιμή)
- Να επιλέξεις με τα πλήκτρα "αυξομείωσης δύναμης" τη δύναμη που ασκείται στο αμαξίδιο μέσω του δυναμομέτρου. Μπορεί να έχει μέτρο 0,5Ν.
- Να καταγράψεις την τιμή της επιτάχυνσης που αποκτά το αμαξίδιο, όταν ξεκινήσει.
- Να επαναλάβεις το ίδιο για διπλάσια και τριπλάσια δύναμη.
- Να μεταφέρεις τις τιμές στον Πίνακα 1.
Συμπέρασμα 1: Η επιτάχυνση που αποκτά το αμαξίδιο, που έχει σταθερή συνολική μάζα, εξαρτάται από δύναμη που του ασκείται; ΝΑΙ ΟΧΙ
Αν ΝΑΙ, πώς μεταβάλλεται όταν διπλασιάζεται ή τριπλασιάζεται η δύναμη;
Β. Διερεύνηση της σχέσης επιτάχυνσης-μάζας.
Υπόθεση/Ερώτημα
Η επιτάχυνση α που αποκτάει ένα σώμα εξαιτίας μίας σταθερής δύναμης F, είναι
αντιστρόφως ανάλογη της μάζας του m; NAI
OXI
(Επίλεξε ΝΑΙ/ΟΧΙ πριν την εκτέλεση της δραστηριότητας).
Δραστηριότητες
Μπορείς να εκτελέσεις, στο περιβάλλον του εικονικού πειράματος, τις παρακάτω ενέργειες:
- Να επιλέξεις τη δύναμη που ασκείται στο αμαξίδιο μέσω του δυναμομέτρου, να έχει σταθερή τιμή: F= ………………………………… (επίλεξε μία τιμή)
- Να επιλέξεις τη συνολική μάζα του αμαξιδίου, ίση με 0,6Kg.
- Να καταγράψεις την τιμή της επιτάχυνσης που αποκτά το αμαξίδιο, όταν ξεκινήσει.
- Να επαναλάβεις το ίδιο για διπλάσια και τριπλάσια συνολική μάζα.
- Να μεταφέρεις τις τιμές στον Πίνακα 2.
Συμπέρασμα 2: Η επιτάχυνση που αποκτά το αμαξίδιο όταν του ασκείται σταθερή δύναμη, εξαρτάται από την συνολική του μάζα; ΝΑΙ ΟΧΙ
Αν ΝΑΙ, πώς μεταβάλλεται όταν διπλασιάζεται ή τριπλασιάζεται η συνολική μάζα;
Συμπεράσματα
Διατύπωσε τα συμπεράσματά σου, συμπληρώνοντας τα κενά στις παρακάτω προτάσεις:
Η επιτάχυνση που αποκτάει ένα σώμα είναι:
- ………………………… της δύναμης που του ασκείται
- Αντιστρόφως ανάλογη της ………………………….
Ποια νομίζεις ότι είναι η σχέση της επιτάχυνσης α που αποκτάει ένα σώμα, συναρτήσει της δύναμης
F που του
ασκείται και της μάζας του m;
Υπολογισμοί
Με βάση τις μετρήσεις που έχεις καταγράψει μέχρι τώρα, μπορείς να προβλέψεις ποια θα είναι η επιτάχυνση που θα αποκτήσει το αμαξίδιο, αν:
-
Διπλασιάσεις τη μάζα (1,2kg) και ταυτόχρονα τριπλασιάσεις τη
δύναμη (1,5N) που του ασκείται;
-
Τριπλασιάσεις τη μάζα (1,8kg) και ταυτόχρονα διπλασιάσεις τη
δύναμη (1N) που του ασκείται;
Επιβεβαίωνονται οι προβλέψεις σου με την προσομοίωση; ..............................................................