Julat gerakan spring: apakah yang berubah apabila jarak awal bertambah?

Hasil pembelajaran

Menggunakan makmal jauh Spring untuk membandingkan tiga jarak awal terpilih.
Membezakan jarak awal, amplitud dan julat gerakan dari nilai tinggi ke nilai rendah.
Mengira dua pertambahan julat daripada graf jarak-masa sebenar.
Menyatakan hubungan umum tanpa mendakwa perkadaran tepat daripada penjejakan video yang hingar.

Pratonton aktiviti pelajar

Kandungan aktiviti

Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.

Dua pertambahan yang sama: adakah julat meningkat secara sekata?

7 min

Jurutera sistem gantungan kenderaan menguji sejauh mana sesuatu sistem bergerak selepas gangguan yang berbeza. Jika sesaran awal ditambah dengan jumlah yang sama setiap kali, adakah julat gerakan spring turut bertambah dengan jumlah yang hampir sama, atau adakah gerak balas menjadi tidak sekata?

Anda akan menguji soalan ini menggunakan rakaman sebenar bagi spring dan beban yang sama. Jarak awal ialah 20 mm, 35 mm dan 50 mm, iaitu dua pertambahan yang sama sebanyak 15 mm. Rakaman mengandungi redaman biasa dan sedikit lonjakan penjejakan. Oleh itu, matlamatnya ialah perbandingan umum yang kukuh, bukannya nombor yang sepadan dengan sempurna.

Radas sebenar makmal Spring

Pandangan makmal sebenar dengan spring menegak di sebelah kanan, beban silinder merah yang tergantung, penanda penjejakan berwarna dan radas lain yang tidak digunakan di latar belakang. — Perhatikan beban silinder merah di sebelah kanan. Penanda berwarna membantu makmal menukarkan gerakannya kepada graf jarak-masa.

Dua kuantiti ini mesti dibezakan:

- Jarak awal: tetapan peluncur sebelum beban dilepaskan.
- Julat gerakan awal: nilai tinggi bersebelahan yang pertama ditolak nilai rendah selepas lengkung mula berulang. Julat tinggi-ke-rendah ini kira-kira dua kali amplitud dan tidak memerlukan anggaran kedudukan keseimbangan, tetapi kedua-dua bacaan graf masih merupakan anggaran.

Apakah ramalan anda bagi dua pertambahan jarak awal yang sama sebanyak 15 mm?

Julat gerakan awal akan kekal hampir sama pada ketiga-tiga tetapan. Julat akan bertambah dalam kedua-dua langkah, tetapi dengan jumlah yang jelas berbeza. Julat akan bertambah dalam kedua-dua langkah, dengan jumlah yang secara umum sebanding.

Gunakan pasangan tinggi-rendah awal yang sama setiap kali

5 min

Gunakan tepat 20 mm, 35 mm dan 50 mm, mengikut urutan itu. Tetapkan setiap nilai menggunakan peluncur menegak. Kotak teks bersebelahan bukan kawalan untuk aktiviti ini.

Bagi setiap percubaan, baca nilai tinggi pertama dan nilai rendah bersebelahan selepas lengkung mula berulang. Abaikan bahagian mengangkat/persediaan sebelum pelepasan dan bahagian hujung yang teredam kemudian. Jangan gabungkan nilai tinggi daripada satu kitaran dengan nilai rendah daripada kitaran kemudian. Anggarkan julat menegak sebagai:

anggaran nilai tinggi - anggaran nilai rendah

Contohnya, nilai tinggi 6 mm dan nilai rendah -4 mm memberikan julat 6 - (-4) = 10 mm. Nilai contoh ini hanya menunjukkan cara menolak; gunakan nilai daripada rakaman anda sendiri.

Tetingkap bukti manakah yang memberikan perbandingan paling adil?

Nilai tinggi pertama dan nilai rendah bersebelahan selepas lengkung mula berulang dalam setiap percubaan. Satu lonjakan terpencil di mana-mana bahagian graf. Bahagian mengangkat atau bahagian yang jauh lebih lewat dan sangat teredam.

Jalankan 20 mm, 35 mm dan 50 mm

20 min

Buka makmal melalui aktiviti ini dan lengkapkan urutan yang sama sebanyak tiga kali.

Buka makmal Spring

Tetapkan peluncur menegak kepada 20 mm dan pilih butang hijau Start experiment now / Comenzar experimento.
Perhatikan beban merah. Selepas lengkung mula berulang, baca nilai tinggi pertama dan nilai rendah bersebelahan pada paksi menegak.
Kembali ke aktiviti ini dan lengkapkan baris 20 mm sebelum memulakan semula makmal.
Pilih Restart experiment / Reiniciar experimento. Ulangi langkah yang sama pada 35 mm, lengkapkan barisnya, kemudian ulangi pada 50 mm.
Selepas baris 50 mm lengkap, kembali ke aktiviti ini dan tandakan blok makmal sebagai selesai.

Lengkapkan hanya tiga baris pratetap di bawah. Jika antara muka jadual menyediakan satu lagi baris kosong, biarkannya kosong. Nilai tinggi dan rendah boleh bernilai negatif. Gunakan anggaran nombor bulat yang munasabah; ketepatan hingga aras piksel tidak diperlukan. Dalam Catatan kualiti, rekod satu ciri yang kelihatan seperti pasangan tinggi-rendah awal jelas, sedikit lonjakan penjejakan atau redaman kelihatan.

Bukti tiga percubaan Spring

Gunakan tepat tiga baris pratetap. Bagi setiap percubaan, baca nilai tinggi pertama dan nilai rendah bersebelahan selepas lengkung mula berulang, kira julat sebagai tinggi tolak rendah dan tambah satu catatan kualiti yang jujur. Biarkan mana-mana baris tambahan kosong.

Jarak awal mm	Anggaran tinggi mm	Anggaran rendah mm	Julat tinggi-ke-rendah mm	Catatan kualiti

Bandingkan dua pertambahan jarak awal yang sama

8 min

Kira dua perubahan daripada jadual anda:

- julat 35 mm - julat 20 mm
- julat 50 mm - julat 35 mm

Pernyataan manakah paling sepadan dengan tiga percubaan anda?

Julat gerakan kekal hampir sama pada ketiga-tiga tetapan. Bacaan membuktikan perkadaran sempurna tanpa sebarang batasan pengukuran. Julat meningkat, dan dua pertambahan jarak awal yang sama menambah jumlah yang secara umum sebanding. Julat berubah, tetapi dua pertambahan itu tidak sebanding secara umum dalam bacaan saya.

Tulis satu atau dua ayat yang menyatakan ketiga-tiga julat dan kedua-dua pertambahan julat yang dikira. Nyatakan sama ada kedua-dua pertambahan secara umum sebanding atau tidak dengan menggunakan bahasa anggaran yang sepadan dengan bacaan anda.

Nilai perkara yang dapat disokong oleh bukti

2 min

Graf anda mungkin menunjukkan redaman, lonjakan penjejakan atau nilai yang sukar dibaca dengan tepat.

Tafsiran manakah paling kukuh dari segi sains?

Tiga rakaman membuktikan hukum matematik yang tepat tanpa ketidakpastian. Tiga percubaan dan dua perbandingan boleh menyokong hubungan umum, tetapi ciri tersebut mengehadkan ketepatan. Sebarang redaman atau lonjakan penjejakan bermakna semua bukti mesti dibuang.

Jawab soalan penyiasatan

2 min

Dalam satu atau dua ayat, jawab: Adakah pertambahan jarak awal yang sama menghasilkan pertambahan julat gerakan awal yang secara umum sebanding? Kemudian nyatakan sama ada anda mengekalkan atau membetulkan ramalan awal anda.

Ketiga-tiga julat, dua pertambahan yang dikira dan batasan pengukuran telah direkodkan di atas; jangan ulanginya di sini. Jawapan ya atau tidak yang disokong oleh bukti boleh diterima.