Preveden delovni zvezek (pdf format)

Predstavitev 6.4: Vzmeti
Dejstvo, da se sila vzmeti spreminja s
položajem telesa, pomeni, da lahko sicer
doloimo silo, vendar pa z uporabo
kinematinih enab ne moremo doloiti
hitrosti telesa, ki je pritrjeno na konec
vzmeti. Zakaj Sila ni konstantna (se
spreminja s položajem), zato tudi
pospešek ni konstanten. Kaj lahko
storimo Lahko uporabimo povezavo
med energijo in delom.
Sistem krogle in vzmeti, ki je prikazan v
animaciji, lahko raztegnemo s premikom
temnomodre krogle (1 kg) (položaj je
podan v metrih, as v sekundah). rna
pušica, ki je pritrjena na kroglo, kaže
vsoto vektorjev sil na kroglo. Svetlomodra krogla na levi je diagram sil za temnomodro kroglo.
Rdea in zelena pušica, ki sta pritrjeni na svetlomodro kroglo, prikazujeta sili vzmeti in
gravitacije. Gravitacijski pospešek je 9.8 m/s 2 . Ponovni zagon.
Hookov zakon ui, da je sila vzmeti F = -k x, kjer je k konstanta vzmeti, raztezek x pa je merjen
od ravnovesne lege vzmeti. V tem primeru je zaetni položaj vzmeti konstanta ki jo lahko
vnesemo v vnosno polje.
Kako potem doloimo delo ki ga opravi vzmet Izraunati moramo integral Fcos() x, kjer sta F
and x velikosti vektorjev sile in odmika. Integral moramo raunati ker sila ni konstantna.
Vzemi k = 2 N/m, y = 5 m in poženi animacijo. Na zaetku je vzmet stisnjena - vsota vektorjev
sil kaže navzdol; tudi infinitezimalni premik kaže navzdol - torej je cos() = 1. Ugotovimo da je
delo sile na zaetku pozitivno, kinetina energija se poveuje. Po prehodu skozi ravnovesno
stanje (y = 0.1 m za navedeni k) pa je vsota sil usmerjena navzgor, med tem ko je infinitezimalni
premik še zmerom kaže navzdol. Iz tega sledi cos() = -1: delo je negativno. Kinetina energija se
zmanjšuje, dokler vzmet ne pride v položaj maksimalnega raztega in je hitrost v = 0 m/s. Proces
se zatem obrne s pozitivnim delom dokler masa spet ne gre skozi raznovesno lego in vzmet spet
opravlja negativno delo do zaetnega položaja y = 5 m. e ni zaviralnih sil se to ponavlja v
neskonnost.
Predstavitev 6.5: Kroženje
rna krogla s težo 1 kg se giblje po krožnici, kot je to prikazano v animaciji (položaj je podan v
metrih, as v sekundah in energija v joulih). Ponovni zagon. V animaciji brez zunanje sile je
vrv vodoravna na površino (brez trenja) - tako je sila vrvi edina delujoa sila. V animaciji
gravitacija vrtimo kroglo tako, da je os vrtenja vzporedna na površje Zemlje; tako delujeta na
kroglo gravitacija (ki je obrnjena navzdol, kot je to obiajno) in sila vrvice. Modra pušica
65