• Strona tytułowa • M. Mechanika • M.1. Kinematyka • M.1.2. Ruch jednostajnie zmienny

M.1.2. Ruch jednostajnie zmienny

Ruch ciała po zaprzestaniu działania na niego siły – wersja 1

Na poziomym blacie umieszczony jest pręt, wokół którego może toczyć się kula. Kula przywiązana jest do pręta za pomocą nici. Nić zaczepiona jest pętelką o pręt tak, aby nie nawijała się na niego.

Kula pchnięta toczy się po okręgu – nić działa na nią siłą dośrodkową. Jeżeli w pewnym miejscu umieścimy żyletkę, ta przetnie nić, a kula potoczy się dalej po linii prostej – przestanie na nią działać siła zakrzywiająca tor ruchu.

Ruch ciała po zaprzestaniu działania na niego siły – wersja 2

Na stole kładziemy małą, plastikową kulkę i przykrywamy ją szklanką, lejkiem lub innym przezroczystym, okrągłym naczyniem. Poruszając odpowiednio tym naczyniem wprawiamy kulkę w ruch obrotowy – ścianki naczynia działają siłą dośrodkową na kulkę i wymuszają ruch po okręgu.

Szybkie podniesienie naczynia powoduje zanik siły dośrodkowej działającej na kulkę i kulka kontynuuje swój ruch dalej po linii prostej.

Obserwacja ruchu jednostajnie przyspieszonego na torze powietrznym – wersja 1

Na wózku toru powietrznego mocujemy zakraplacz napełniony cieczą i ustawiamy go tak, aby krople kapały w równych odstępach czasu. Wózek ten stawiamy na niewypoziomowanym torze powietrznych i pozwalamy na swobodne jego zsunięcie.

Obserwujemy, że odstępy między kolejnymi kroplami, które spadły na stół (lub podłożoną taśmę papierową) są w coraz większych odległościach. Wynika z tego, że prędkość wózka rosła.

Obserwacja ruchu jednostajnie przyspieszonego na torze powietrznym – wersja 2

Na wózku toru powietrznego mocujemy zakraplacz napełniony cieczą i ustawiamy go tak, aby krople kapały w równych odstępach czasu. Wózek ten stawiamy na wypoziomowanym torze powietrznych i przywiązujemy do niego nić przerzuconą przez bloczek na końcu toru. Na końcu nici zaczepiamy ciężarek. Pozwalamy aby spadający ciężarek pociągnął za sobą wózek rozpędzając go.

Obserwujemy, że odstępy między kolejnymi kroplami, które spadły na stół (lub podłożoną taśmę papierową) są w coraz większych odległościach. Wynika z tego, że prędkość wózka rosła.

Obserwacja ruchu jednostajnie przyspieszonego przy użyciu lampy stroboskopowej

Na podwyższeniu ustawiamy biuretę napełnioną wodą. Kranik biurety odkręcamy tak, aby woda wydostawała się w niej w postaci oddzielnych kropel. Spadające krople oświetlamy lampą stroboskopową. Dobierając odpowiednio częstość błyśnięć lampy można uzyskać wrażenie „zawiśnięcia” kropel w powietrzu. Przy tak skonfigurowanym układzie można pokazać, że odległości między kolejnymi kroplami są coraz większe, czyli ze stałości czasu między błyśnięciami wynika, że ich prędkość rośnie.

Dla polepszenia warunków obserwacji warto całkowicie zaciemnić salę na czas tego pokazu oraz dodatkowo ustawić czarny ekran tuż za spadającymi kroplami.

Pomiar zależności czasu spadku swobodnego kulki od wysokości

Do pokazu stosuje gotowy zestaw: niewielka wieża ze stoperem ms. Spuszczając kulkę z różnych wysokości i rejestrując czas spadku łatwo zauważyć, że druga potęga czasu spadku jest proporcjonalna do wysokości z jakiej spadała kulka: t² ∝ s