Simulic
Bahasa Indonesia

Gaya sentripetal – gerak melingkar beraturan pada tali

FisikaGaya dan dinamikaUsia 15–16Lab virtual

Simulic.comMemuat…

Gunakan di kelas saya

Sebuah benda bermassa m yang diikat pada tali sepanjang R bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan sudut ω (dilihat dari atas). Vektor kecepatan selalu menyinggung lintasan, sedangkan percepatan dan tegangan tali mengarah ke pusat dengan F = mω²R = mv²/R; grafik F(ω) berbentuk parabola. Seret benda untuk mengubah jari-jari, geser batang ω, atau tekan Putus tali untuk melihat benda terlempar menurut garis singgung. Layar Cakram berputar menambahkan percepatan sudut tetap: atur ω₀ dan α, amati grafik θ(t), ω(t) dan α(t), lalu bandingkan v = rω, a_t = rα dan a_s = ω²r pada dua titik dengan jari-jari berbeda.

Pelajaran: Gerak melingkar beraturan, percepatan sentripetal, gaya sentripetal

Yang ditunjukkan

Benda yang bergerak melingkar dengan kelajuan tetap tetap mengalami percepatan, karena arah kecepatannya terus berubah: percepatan a = ω²R = v²/R mengarah ke pusat, dan di sini tegangan tali memberikan gaya F = mω²R. Jika ω dilipatduakan, tegangan menjadi empat kali, dan jika tali diputus massa bergerak lurus menyusuri garis singgung. Layar Cakram berputar menambahkan percepatan sudut tetap α, sehingga ω = ω₀ + αt dan θ = ω₀t + ½αt². Semua titik cakram memiliki θ, ω dan α yang sama, tetapi kelajuan v = rω, percepatan tangensial a_t = rα dan percepatan sentripetal a_s = ω²r bertambah besar seiring jari-jari r.

Cara menggunakan

Pada Massa pada tali, ubah Kecepatan sudut ω secara bertahap dan catat tegangan untuk menyusun tabel F terhadap ω; seret massa untuk mengubah jari-jari dan tekan Putus tali untuk menguji prediksi Anda. Pada Cakram berputar, atur Kecepatan sudut awal ω₀ dan Percepatan sudut α, tekan Mulai dan amati grafik θ, ω dan α. Seret titik A dan B, atau gunakan Jari-jari titik A dan Jari-jari titik B, untuk membandingkan v, a_t dan a_s di tabel.

Parameter yang dapat diubah

  • Massa 0,1–2 kg
  • Jari-jari lintasan 0,2–2 m
  • Kecepatan sudut ω 0,5–10 rad/s
  • Tampilkan vektor v, a, F
  • Layar Massa pada tali, Cakram berputar
  • Kecepatan sudut awal ω₀ 0–10 rad/s
  • Percepatan sudut α -2–2 rad/s²

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Setelah tali putus, mengapa benda bergerak menurut garis singgung dan tidak langsung terlempar keluar?
  2. Dengan ω tetap, bagaimana gaya sentripetal berubah jika jari-jari dijadikan dua kali lipat?
  3. Jika kecepatan sudut dijadikan dua kali lipat, berapa kali tegangan tali bertambah?

Simulasi terkait