Visa fråga/svar

 

Kraft-Rörelse [19066]

Fråga:
Hej!

Har lite problem med en laboration (Fysik B) som går ut på att man ska placera en konjakskupa, alltså ett kupat glas, över en kula. Man ska sedan röra glaset i cirkulära rörelser så kulan börjar snurra inuti glaset för att sedan lyfta upp glaset över bordet och se vad som händer och varför.

När kulan kommer upp i en tillräcklig hastighet för att så att säga "lyftas upp i glaset", letar den sig till läget där glasets diameter är som störst, när konjakskupan lyfts upp fortsätter kulan snurra runt i kupan som tidigare men hastigheten avtar i och med att cirkelrörelserna stoppas och till slut ramlar den ned på bordet.

Hur ska man förklara detta? Det jag tänkt på är följande..

Anledningen till att kulan fortsätter rulla i kupan trots att energi slutas tillföras (snurrningarna avslutas) är pga farten inte avstannar med omedelbar verkan. På samma sätt som en bil inte stannar direkt bara för att gasen släpps. Likt en bil fortsätter kulan att röra sig, dock med minskad hastighet, ända till den står still. Kulan vill egentligen röra sig rakt framåt (Newtons första lag) men i och med att glasets väggar inte tillåter detta behöver kulan hela tiden ändra riktning och bildar då en kraft som trycker kulan ut mot glasets väggar.

Men hur förklarar man faktumet att kulan letar sig till läget där glaset är som bredast i diameter och hur skulle resultatet skiljt sig om det hade varit ett glas där väggarna är okupade? Vad har de kupade väggarna för inverkan på resultatet? Jag förstår att de kupade väggarna gör att kulan håller sig i glaset en längre tid, men hur förklarar man detta fysikaliskt? Har det något att göra med dosering som tas upp i fysikboken (doserade vägar osv)

Hjälper kanske doseringen (de kupade väggarna) till att lyfta kulan och gör att det krävs en mindre kraft för att hålla kulan kvar i sin "bana"?
/Anna B, Åsö gymnasium, Stockholm

Svar:
Anna! Jag ser att du postat frågan även på Flashback med inte fått något svar .

Anledningen att kulan fortsätter ett tag är helt enkelt Newtons första rörelselag (tröghetslagen), se fråga 17040 . Det behövs en kraft för att bromsa upp kulan. Denna kraft är friktionskraften.

Om vi bortser från friktion (utom när vi sätter fart på kulan) och betraktar kulan som liten jämfört med glasets krökningsradie, så är det inte så svårt att få fram ett samband mellan läget på rotationsplanet och kulans hastighet.

Två krafter verkar på kulan: tyngdkraften och normalkraften. Normalkraftens vertikala komposant måste, för att kulan skall rotera i ett konstant horisontellt plan, exakt ta ut tyngdkraften. Normalkraftens horisontella komposant är en centripetalkraft som får kulan att röra sig i en cirkulär bana med konstant rotationshastighet och är riktad mot den cirkulära banans centrum, se Centripetalkraft .

Glaset måste vara krökt för att man skall få en stabil bana. Kulan kan aldrig helt nå planet som går genom krökningscentrum eftersom normalkraften då är horisontell och kan inte skapa en motkraft till tyngdkraften.
/Peter E

Nyckelord: centripetalkraft [10];

1 https://www.flashback.org/p43306585

*

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.