Cântare în lift LEIFIphysik

Cântare în lift

Scopul experimentului

Dacă doriți să știți cât cântăriți, de obicei stați pe o cântare și citiți rezultatul afișajului în kilograme. Următorul experiment arată, totuși, că valoarea afișată de scale nu este întotdeauna identică cu cantitatea fizică „masă”.

Construcție și implementare

o cantar de bucatarie
orice corp
un lift

Așezați cântarul în lift și determinați mai întâi „greutatea” corpului dvs. atunci când liftul este staționar. Apoi ridicați liftul pe câteva etaje și apoi coborâți din nou. Între timp, urmăriți afișajul pe cântar.

observare

sarcină

Descrieți observațiile pe care le-ați făcut în timp ce liftul era staționar, urca și cobora.

Explicaţie

Chiar dacă o scală afișează rezultatul măsurătorii în unitatea de kilograme, este în cele din urmă un indicator de forță care măsoară forța cu care un corp plasat acționează asupra scării. Cum face asta o Balanță?

În balanță există un arc de compresie, care este comprimat de forța externă care acționează asupra arcului. Conform legii HOOKE, izvorul în sine exercită o forță opusă. Arcul este comprimat până când forța externă și forța arcului sunt în echilibru.

Distanța cu care arcul este comprimat în echilibru se măsoară în balanță și se înmulțește cu constanta de arc cunoscută \ (D \). Rezultatul este cantitatea de forță externă care acționează asupra solzilor. Această cantitate este apoi împărțită la accelerația datorată gravitației \ (g \) și rezultatul este afișat ca masă.

Acest lucru funcționează bine în starea de repaus, deoarece arcul în echilibru trebuie doar să echilibreze greutatea corpului. Chiar dacă ascensorul se mișcă la o viteză constantă, nu acționează nicio forță suplimentară și scala prezintă o valoare corectă.

De exemplu, să luăm în considerare începutul ascensiunii ascensorului, în timpul căruia corpul este accelerat în sus. Acum arcul de presiune al balanței trebuie să fie în plus pe lângă greutatea corpului, aplicați și forța care accelerează corpul în sus pe cântar (axioma a 2-a a lui NEWTON - \ (F = m \ cdot a \)). Această forță totală este mai mare decât greutatea singură. Cântarele, cu toate acestea, măsoară forța totală a arcului de compresie și indică o „greutate” greșită, prea mare.

Când decelerați cursa ascendentă, este exact opusul: corpul este decelerat de o forță descendentă. Această forță apare din forța arcului de compresie mai mici decât forța de greutate și forța totală a celor două forțe este îndreptată în jos. Și aici cântarul măsoară forța totală a arcului de compresie și arată din nou o „greutate” incorectă, acum prea mică.

Sarcină de înțelegere

Dacă ați desfășurat experimentul cu un balans de fascicul de modă veche, nu ați observa nicio diferență în afișaj pe parcursul întregii călătorii.