この実験について
おもちゃのカートの両側にあるハンドルを引きます。力のつり合いを取ったり、一方の力を強くしたりして、質量や軌道の抵抗がその後の運動にどう影響するかを比べます。
学習目標
- 合力の向きと大きさを見つけます。
- 力がつり合ったカートが静止し続ける条件を予測します。
- 同じ力を異なる質量に加えたときの加速度を比べます。
使い方
- 1初期設定の不均衡な力を加え、カートがどちらに動くかを記録します。
- 2ハンドルに加える力をつり合わせ、静止状態からもう一度行います。
- 3力の向きを逆にして、符号付き変位を比べます。
- 4カートが動かないように十分な乾性抵抗を加え、動き出すまで一方の力を大きくします。
モデル
前提条件
- パラメーターを変更するたびに、静止状態から新たな試行が始まります。力は同一直線上にあり、試行中は一定です。
- 乾性抵抗は、設定した上限まで加えられた力とつり合います。滑り始めると、その大きさは上限値と等しくなります。
- このモデルでは、回転慣性、空気抵抗、線路端での衝突を省略しています。シーンでは距離の縮尺が固定されており、カートが表示範囲の端に近づくと、その動きを追います。
授業で試してみましょう
- Q1大きさが等しい力が反対方向に引っ張ると、どうなりますか？
- Q2加えた力がゼロでないのに、合力がゼロになるのはなぜですか？
よくある質問
取っ手の力が異なるのに、台車が動かないことがあるのはなぜですか？
その差が設定された抵抗の限界より小さい場合、静止摩擦力がその差を打ち消します。
力がつり合っていれば、常に速度はゼロですか？
力がつり合うと加速度はゼロになります。このアクティビティでは、実行するたびに静止状態に戻します。慣性の実験では、速度がゼロでない状態で力がつり合うことを別途示します。