Ваги в ліфті LEIFIphysik

Ваги в ліфті

Мета експерименту

Якщо ви хочете знати, скільки ви важите, ви зазвичай стоїте на вазі і читаєте результат відображення в кілограмах. Однак наступний експеримент показує, що значення, яке відображається шкалою, не завжди ідентично фізичній величині „Маса”.

Побудова та впровадження

пружини стиснення

  • кухонна вага
  • будь-яке тіло
  • ліфт

Помістіть ваги в ліфт і спочатку визначте "вагу" вашого тіла, коли ліфт нерухомий. Потім підніміться на ліфті на кілька поверхів, а потім знову вниз. Тим часом стежте за відображенням на вазі.

спостереження

завдання

Опишіть спостереження, які ви робили, коли ліфт стояв нерухомо, піднімався та спускався.

Пояснення

Навіть якщо шкала відображає результат вимірювання в одиницях кілограмів, це, зрештою, вимірювач сили, який вимірює силу, з якою розміщене тіло діє на шкалу. Як це роблять Терези?

У вазі є пружина стиснення, яка стискається зовнішньою силою, що діє на пружину. Відповідно до закону ХУКА, сама пружина діє протилежну силу. Пружина стискається, поки зовнішня сила та сила пружини не знаходяться в рівновазі.

Відстань, на яку пружина стискається в рівновазі, вимірюється у вазі і помножується на відому константу пружини \ (D \). Результат - величина зовнішньої сили, що діє на ваги. Потім ця сума ділиться на прискорення під дією сили тяжіння \ (g \) і результат відображається як маса.

Це добре працює у стані спокою, оскільки пружина на балансі насправді має лише врівноважити вагу тіла. Навіть якщо ліфт рухається з постійною швидкістю, ніякі додаткові сили не діють, і шкала показує правильне значення.

Тепер, як приклад, розглянемо початок подорожі ліфта вгору, під час якої тіло прискорюється вгору. Тепер пружина тиску ваги повинна бути додатково на додаток до ваги тіла, також прикладіть силу, яка прискорює тіло вгору, на вагах (2-а аксіома Ньютона - \ (F = m \ cdot a \)). Ця загальна сила перевищує вагу. Однак ваги вимірюють загальну силу пружини стиснення і вказують на неправильну, занадто велику "вагу".

При гальмуванні руху вгору відбувається прямо навпаки: тіло гальмується силою вниз. Ця сила виникає від сили пружини стиснення менший ніж вага і загальна сила двох сил спрямована вниз. Тут також вага вимірює загальну силу пружини стиснення і знову показує неправильну, тепер занадто малу `` вагу ''.

Завдання на розуміння

Якби ви проводили експеримент із старомодним балансом променя, ви не помітили б жодної різниці на дисплеї протягом усієї подорожі.