Edit Lesson: Rotationsenergi och tröghetsmoment

You do not have permission to edit this page, for the following reason:

The action you have requested is limited to users in one of the groups: Users, Teachers.

Describe the lesson

Language:	English Svenska Deutsch 日本語 Hrvatski 繁體中文簡體中文 한국어 Español Polski Slovenčina
Title:	Rotationsenergi och tröghetsmoment
Description:	I denna lektion så får eleven bekanta sig med rotationsenergi och tröghetsmomentet. Under lektionen blandas experiment i Algodoo med genomgångar på tavlan och experiment i klassrummet.
Target:	Key Stage 1 Key Stage 2 Key Stage 3 Key Stage 4 Key Stage 5 Key Stage 6
Category:	Demonstration Exercise Laboratory Group work
Discipline:	Static forces Dynamic forces Friction Gravity Motion Energy Momentum Optics Fluids and gases Thermodynamics Work
Learning objectives:	I de centrala innehållet i fysik 3 ingår rotationsrörelse.
In class:	---

Add scene

Scene ID:

Scene ID:

Steps in Algodoo

Headline/Step:	Steg 1
Describe:	Skapa en lätt stång (masslös). Sätt en motor i ena änden med stort vridmoment. Låt rotationshastigheten vara 15 rpm. Fäst en vikt i stången på motsatt ända. Starta simuleringen så att vikten gör en cirkelrörelse. Plotta rörelseenergin som funktion av tiden. Testa att variera m, r och omega för att försöka härleda sambandet E = (mr^2 omega^2)/2. Introducera begreppet rotationsenergi.
Add Image:	Upload file
Caption:

Headline/Step:	Steg 2
Describe:	I detta steg vill du ha en tunn ihålig cirkel som roterar runt symmetriaxeln. Cirkelns radie skall vara densamma som avståndet mellan vikt och rotationsaxel i föregående uppgift. Massorna och rotationshastigheten skall också vara desamma. (För enkelhetens skull kan du välja att ladda scenen ”rörelseenergi”). Förklara att vi kan se cirkeln som massor av små masselement (m') där alla har rörelseenergin E = (m'r^2omega^2)/2. Vad blir då rörelseenergin för cirkeln som roterar? Blir den lika som för vikte i steg 1 (om radien och massan är desamma)?
Add Image:	Upload file
Caption:

Headline/Step:	Steg 3
Describe:	Gör nu en solid cirkel med samma radie och samma massa som den ihåliga. Plotta rotationsenergin som funktion av tiden för de båda kropparna. Varför har den solida cylindern lägre rotationsenergi? Introducera tröghetsmomentet och gör en jämförelse som visar hur tröghetesmomentet motsvarar massan och vinkelhastigheten motsvarar farten vid roterande rörelser.
Add Image:	Upload file
Caption:

Headline/Step:	Steg 4
Describe:	I denna scen så vill du låta en solid cirkel (cylinder) och en ihålig cylinder med samma massa rulla nedför en lika lång nedförsbacke (scenen ”burkrace”). Låt eleverna gissa vilken som kommer att rulla snabbast – motivera varför. Plotta linjära rörelseenergin, rotationsenergin och totala rörelseenergin för vart och ett av objekten. Hur är fördelningen mellan energierna för de olika kropparna? Varför kommer den solida cylindern ned först? Bör den totala rörelseenergin vara desamma för de båda objekten när de färdats lika långt nedför backen? Hur är det i simuleringen, och stämmer det med verkligheten? (Se ()) (*) För att få bästa resultat bör du sätta restitution till noll – annars kan du få problem med att den ihåliga cirkeln vill studsa. Detta har att göra med att programmet inte behandlar den ihåliga cirkeln som en cirkel längre utan som ett polygon, dvs en kropp med en kantig struktur. Detta leder i sin tur till att energin inte bevaras helt perfekt. Detta kan vara värt att nämna.
Add Image:	Upload file
Caption:

Headline/Step:	Steg 5
Describe:	Experiment i klassrummet. (Denna del fungerar ej så bra att simulera pga begränsningar i vätskemodellen.) Låt en frusen läskburk tävla med en läskburk med vätska genom att låta burkarna rulla nedför ett lutande plan. (OBS – läskburken måste vara öppnad och västkenivån sänkt något när den fryses, annars spricker den) Låt eleverna gissa vilken burk de tror rullar fortast och motivera svaret. Vätskan roterar inte så mycket så den burken har minst rotationsenergi och får därför högst fart istället.
Add Image:	Upload file
Caption:

Headline/Step:	Extrauppgift - experiment
Describe:	Försök att skapa en slät övergång mellan en nedförsbacke och en uppförsbacke. Burken med vätska rullade snabbast, men vilken av burkarna når längst upp för backen? Energiförlusterna beror av hastigheten, så burken med vätska rullar visserligen snabbast men förlorar mest rörelseenergi. Den frusna burken rullar långsamt och förlorar inte så mycket rörelseenergi genom friktion och tar sig därför längst upp för backen. I ett verkligt experiment med en solid cylinder och en ihålig cylinder med samma massa så skulle den ihåliga cylindern rulla längst upp för backen. Detta sker dock inte om man gör experimentet i Algodoo, pga att friktionsmodellen man använder är förenklad i jämfört med verkligheten.
Add Image:	Upload file
Caption: