Veerkracht en een harmonische trilling
Als een kracht op een veer wordt uitgeoefend, zal de veer uitgerekt worden.
Dit kunnen we als volgt weergeven:
F
= - c
u
Waarbij
u
de verplaatsing (of uitrekking) is ten opzichte van het evenwichtspunt, c de
veerconstante en F de kracht is. Deze wet is bekend als de wet van Hooke.
In deze simulatie maak je kennis met de Wet van Hooke en een harmonische
trilling.
-
Aanwijzingen voor de animatie
-
Op de tafel ligt een veer, deze is met een draad verbonden met een massa. De
draad loopt over een wrijvingsloze katrol.
-
Je kunt de massa veranderen door de massablokken met de muis aan te klikken. De
massablokken boven de cursor worden nu zwart.
Klik nogmaals op de massablokken om deze aan de draad en dus aan de veer te
bevestigen.
De massa van de massablokken is te zien rechts van de andere veer.
De veer zal na belasting met de massablokken in een nieuwe evenwichtstoestand
terecht kommen.
-
Je kunt ook massablokken van de veer afhalen door de cursor op de massablokken
te zetten. De blokken worden dan zwart en met een klik op de
linker
muisknop worden ze teruggezet.
-
Door de massablokken met de
rechter
muisknop te verslepen, wordt er een uitwendige kracht op het systeem
uitgeoefend en wordt het evenwicht verstoord.
Het systeem gaat een harmonische trilling uitvoeren.
-
Klik met de muisknop en de animatie wordt tijdelijk stopgezet, totdat je een
tweede keer klikt.
-
Klik de
Stop
knop aan, om de veer weer in zijn evenwichtspunt te brengen.
-
Klik de
Reset
knop aan, om alle waardes op de begin instelling te brengen.
-
In de tabel hieronder staan de kleuren die in het diagram gebruikt worden met
hun betekenis.
|
|
X-as
|
Y-as
|
|
blauwe stip
|
verplaatsing
|
kracht
|
|
rode stippen
|
verplaatsing
|
snelheid
|
-
Je kunt nu proberen een aantal vragen te beantwoorden:
-
Hoe wordt de veerconstante door de grafiek weergegeven?
-
De groene stip geeft de evenwichtssituatie aan.
Hoe kun je de amplitude van de
beweging waarnemen?
-
Meet de periode van de beweging en wat is dan de relatie tussen de massa en de
periode?
