OPOpenPith让好奇，看得见物理实验室 / 运动与力

关于这间实验室

五个课题，一条主线：力怎样改变运动。

前两个课题只描述运动：打点纸带告诉你速度怎样均匀变化，牛顿管告诉你没有空气时一切物体下落得一样快。后三个课题追问原因：摩擦力从哪里来、合力与加速度是什么关系、为什么在电梯里秤的读数会变。

每一个读数、每一个点、每一条曲线都来自同一个物理模型，不是预先画好的动画。改一个参数，所有数据一起重新计算。

模型与来源

模型与来源

  • 打点纸带：摩擦已平衡，a = mg / (M + m)；钩码落地后小车匀速。读数估读到 0.1 mm。
  • 牛顿管：空气阻力与速度平方成正比，终端速度与管内气压的平方根成反比；抽成真空时 t = √(2L/g)。
  • 抬木板：静止时静摩擦力 f = mg sinθ，最大静摩擦 μs·N；滑动后 f = μk·N。
  • 光电门：v = d / Δt，a = (v₂² − v₁²) / 2L；拉力取钩码重力时，偏差为 m / (M + m)。
  • 电梯：秤的读数 = 支持力 N = m(g + a)，以 kg 显示。

重力加速度取教材值 g = 9.8 m/s²。毛巾、木板、玻璃板的摩擦因数，硬币与羽毛的终端速度，都是教学假设，只用于比较大小关系，不是测量值。箭头长度只按比例示意。

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