Εικονικό πείραμα - Ισορροπία ράβδου

---

Το εικονικό πείραμα παρουσιάζει μία ράβδο με εγκοπές οι οποίες απέχουν μεταξύ τους 3cm και βρίσκεται σε οριζόντια θέση.
Η ράβδος μπορεί να περιστρέφεται γύρω από έναν οριζόντιο άξονα που περνάει από το μέσον της και αρχικά βρίσκεται ακινητοποιημένη στην οριζόντια θέση, εξαιτίας δύο στηριγμάτων που υπάρχουν στα άκρα της.
Στη ράβδο μπορούν να κρεμαστούν με νήματα έως 3 διατάξεις βαριδίων, στις οποίες το κάθε βαρίδιο έχει βάρος 0,5N.
Αν χρησιμοποιηθούν 2 διατάξεις βαριδίων, υπάρχει περίπτωση η ράβδος να ισορροπήσει οριζόντια όταν αποσυρθούν τα στηρίγματα, αν από τη μία και από την άλλη μεριά υπάρχει διαφορετικός αριθμός βαριδίων;
Αν ναι, ποια είναι η σχέση που συνδέει τα μεγέθη w₁, w₂, x₁, x₂;
Όπου w₁ και w₂ είναι τα βάρη των διατάξεων 1 και 2
      x₁ και x₂ είναι οι αποστάσεις των διατάξεων 1 και 2 από τον άξονα περιστροφής.

Στο εικονικό πείραμα μπορείς:

• Να μετακινήσεις τις διατάξεις βαριδίων κατά μήκος της ράβδου.
• Να αλλάξεις τον αριθμό των βαριδίων στις διατάξεις.
• Να ελέγξεις αν η ράβδος ισορροπεί οριζόντια, όταν απομακρυνθούν τα στηρίγματά της.
• Να εξάγεις μία σχέση ανάμεσα στα μεγέθη w₁, w₂, x₁ και x₂.
• Να επαναλάβεις το πείραμα με άλλες αρχικές συνθήκες.

Οδηγίες εκτέλεσης της προσομοίωσης

• Επίλεξε το πλήκτρο "2 διατάξεις" και τότε εμφανίζονται 2 διατάξεις βαριδίων που κρέμονται στη ράβδο.
• Μετάβαλλε τους δρομείς στο πλαίσιο "αριθμός βαριδίων", οι οποίοι προσθέτουν και αφαιρούν βαρίδια από τις διατάξεις.
  Η προσθαφαίρεση των βαριδίων επιτυγχάνεται και με το "σύρσιμο" προς τα κάτω ή προς τα πάνω του τελευταίου βαριδίου της κάθε διάταξης.
• Μετάβαλλε τους δρομείς στην περιοχή "θέσεις βαριδίων", οι οποίοι μετακινούν τις διατάξεις κατά μήκος της ράβδου.
  Το ίδιο γίνεται και με το σύρσιμο των "συνδέσμων" κάθε διάταξης, οι οποίοι βρίσκονται στις εγκοπές της ράβδου και μετακινούνται κατά μήκος της.
• Επίλεξε το πλήκτρο "έναρξη". Τότε αποτραβιούνται τα στηρίγματα από τη ράβδο και αυτή μπορεί να περιστραφεί ή να παραμείνει οριζόντια.
• Επίλεξε το πλήκτρο "επαναφορά". Τότε η ράβδος τοποθετείται στην οριζόντια θέση με τα στηρίγματα και με τις διατάξεις των βαριδίων που είχε την τελευταία φορά.
• Επίλεξε τον κατάλληλο αριθμό βαριδίων σε κάθε διάταξη και την κατάλληλη θέση πάνω στη ράβδο, ώστε να μπορεί να ισορροπεί οριζόντια, μετά την απομάκρυνση των στηριγμάτων.
  Ποια είναι η σχέση που συνδέει τότε τα μεγέθη w₁, x₁, w₂ και x₂;

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 ("1 διάταξη", "2 διατάξεις", "3 διατάξεις", "έναρξη", "επαναφορά"), τους δρομείς ("μεταβολή θέσης 1ης διάταξης", "μεταβολή θέσης 2ης διάταξης", "μεταβολή θέσης 3ης διάταξης", "μεταβολή αριθμού βαριδίων 1ης διάταξης", "μεταβολή αριθμού βαριδίων 2ης διάταξης", "μεταβολή αριθμού βαριδίων 3ης διάταξης") 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.
• Οι δρομείς της προσομοίωσης, αφού τους επιλέξεις με το "TAB", μεταβάλλουν το αντίστοιχο μέγεθος με τα βέλη 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" → "1 διάταξη" → "2 διατάξεις" → "3 διατάξεις" → "μεταβολή θέσης 1ης διάταξης" → "μεταβολή αριθμού βαριδίων 1ης διάταξης" → "μεταβολή θέσης 2ης διάταξης" → "μεταβολή αριθμού βαριδίων 2ης διάταξης" → "μεταβολή θέσης 3ης διάταξης" → "μεταβολή αριθμού βαριδίων 3ης διάταξης" → "έναρξη" → "επαναφορά" → "ανανέωση template" και επαναλαμβάνεται η ίδια σειρά.

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ - ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΡΑΒΔΟΥ

Ομάδα 2-3 μαθητών:
Υπεύθυνος καθηγητής:
Ημερομηνία:

Εισαγωγή

Το περιβάλλον του εικονικού πειράματος αποτελείται από μία ράβδο με εγκοπές οι οποίες απέχουν μεταξύ τους 3cm. Η ράβδος μπορεί να στρέφεται γύρω από έναν οριζόντιο άξονα που περνάει από το μέσον της.
Αρχικά, βρίσκεται ακινητοποιημένη στην οριζόντια θέση, εξαιτίας δύο στηριγμάτων που υπάρχουν στα άκρα της.
Στη ράβδο μπορούν να τοποθετηθούν έως 3 διατάξεις βαριδίων. Η κάθε διάταξη μπορεί να έχει από 1 έως 5 βαρίδια και το κάθε ένα έχει βάρος 0,5N.

Τα βαρίδια προστίθενται είτε με τον κατάλληλο δρομέα είτε «τραβώντας» το τελευταίο βαρίδιο.
Η θέση των νημάτων από τα οποία κρέμονται τα βαρίδια μεταβάλλεται είτε με τους κατάλληλους δρομείς είτε μετακινώντας τους "συνδέσμους" που βρίσκονται στις εγκοπές της ράβδου.
Με το πλήκτρο «έναρξη», τα στηρίγματα αποτραβιούνται και αν υπάρχει συνισταμένη ροπή, η ράβδος περιστρέφεται.
Σημείωση: Η ράβδος του πειράματος έχει βάρος, αλλά επειδή ο άξονας περιστροφής είναι στο μέσον της, η ροπή του βάρους είναι μηδενική.

Σκοπός του εικονικού πειράματος

Στο εικονικό πείραμα θα χρησιμοποιήσεις 2 διατάξεις, η μία θα βρίσκεται αριστερά του άξονα περιστροφής και η άλλη θα βρίσκεται δεξιά του άξονα περιστροφής.
Ο σκοπός του εικονικού πειράματος είναι να διερευνήσεις πότε ισορροπεί οριζόντια η ράβδος, όταν δέχεται 2 αντίθετες ροπές ως προς τον άξονα περιστροφής.

Εικονικό Πείραμα

Επεξεργασία τιμών

Συμπέρασμα