Виртуальные лабораторные работы по физике

Набор программ StartFlow

Маятники

Набор программ StartFlow содержит четыре программы для моделирования различных типов маятников: математический маятник, пружинный маятник, двойной пружинный маятник, пружинный маятник с двумя перпендикулярными друг к другу пружинами.

Программа для моделирования движения математического маятника позволяет проводить полный анализ колебательной системы, рассчитывая ее основные характеристики: изменение с течением времени кинетической и потенциальной энергий, веса груза, фазовую траекторию.

На уроке физики можно взять реальный маятник, ввести его характеристики в программу и одновременно запустить реальный маятник и его математический аналог. Идентичное поведение двух маятников (реального и на экране) даст ощущение достоверности математической модели. Затем можно показать эволюцию тех характеристики колебательной системы, измерение которых проблематично при проведении натурного опыта. При математическом моделировании не составляет никакого труда вычислить и отобразить в виде графика изменение угла подвеса груза, его скорости, кинетической и потенциальной энергии системы.

Можно отобразить построение фазовой траектории. Далее можно задать трение маятника о воздух. Посмотреть, как при этом будет изменяться энергия системы, как поменяется фазовая траектория.

Программа позволяет также проводить такие исследования маятника, которые практически не возможно провести в условиях школы в натурном эксперименте, например изменение силы гравитации, что эквивалентно ускоренному в вертикальном направлении движению.

С помощью нашей программы можно также изучать вынужденные колебания. В случае маятника можно задать синусоидальное колебание с определенной частотой точки подвеса. С помощью такой колебательной системы можно прекрасно продемонстрировать эффект резонанса.

К примеру попытаться раскачать маятник с помощью произвольных частот колебания точки подвеса, а затем дать задание ученикам вычислить собственную частоту колебания маятника, задать ее в программу и посмотреть что получится.

Пограммы для моделирования других типов маятников имеют такие же функции и возможности. С их помощью можно проводить весь спектр экспериментов с соответствующими колебательными системами. Ниже приведены скриншоты этих программ.

Пружинный маятник:

Двойной пружинный маятник:

Пружинный маятник с двумя перпендикулярными друг к другу пружинами: