Einführung des Drehimpulses zum ersten Mal in einer Klasse

Was ist der beste Weg, den Begriff des Drehimpulses in eine Klasse einzuführen , ohne ihn als unnötige und künstliche Konstruktion erscheinen zu lassen?

Machen Sie eine Demonstration, die ohne sie nicht erklärt werden kann. Das ist schließlich Wissenschaft. Die einfache Spinning-Demo "Eiskunstläufer" reicht aus. Eine Gyroskop-Demo kann auffälliger sein, aber ersteres ist einfacher zu erklären. Ich mache meistens beides. Auch Rennräder, das rollende versus gleitende Loop-de-Loop-Problem.
Sie haben Recht, aber es wäre hilfreich, wenn Sie einen linearen Denkweg aufzeigen könnten, der Sie natürlich zur Definition des Drehimpulses führt, um das Problem anzugehen.
Schade, dass Sie kein Mary-Go-Round mehr finden können.
Fragen Sie, wie man den Pseudovektor einführt oder wie man das Konzept selbst einführt?
Ich verstehe nicht, wie jemand denken könnte, dass dies unnötig und künstlich ist? Ich würde mir wünschen, dass ein Schüler den „Eiskunstläufer“ einfach ohne dieses Hilfsmittel erklärt.
Ace Hardware verkauft Lager mit 3" oder 4" Durchmesser - der Typ, der für Barhocker oder Lazy Susans verwendet wird. Sie können 12" x 12" x 3/8" Sperrholzquadrate an jeder Seite befestigen, um als Stehplattform zu dienen. Holen Sie sich (2) 2-Pfund-Hantelhandgewichte von Ihrem örtlichen Fitnessgeschäft. Lassen Sie einen Schüler mit drei anderen auf der Plattform stehen Schüler stehen herum, um den Schüler zu sehen Lassen Sie den Schüler seine Arme mit den Langhanteln ausstrecken, drehen Sie die Plattform langsam und lassen Sie den Schüler seine Arme einziehen -- Erhaltung des Drehimpulses billig und effektiv demonstriert.
Was ich möchte, ist, die Studenten dazu zu bringen, das Konzept selbst zu definieren, ohne es ihnen zu geben und zu behaupten, dass es sich letztendlich als nützlich erweisen wird.
@docscience Sicherer, den Schüler mit den Büchern in der Nähe hochfahren zu lassen.
Ja, aber nicht so einprägsam und aufregend. Die Sicherheit sollte natürlich immer im Auge behalten werden, aber wir neigen heutzutage dazu, zu sicher zu sein

Antworten (2)

Ich schlage einen Weg vor: Bringen Sie ein Spielzeug in Kreiselform mit, legen Sie es auf einen Tisch und drehen Sie es kurz. Obwohl Sie nicht mehr auf das Spielzeug einwirken, dreht es sich weiter. Fragen Sie Ihre Schüler, WARUM das passiert.

Ich nehme an, dass sie etwas über die Erhaltung des linearen Impulses gelernt haben. Wir haben also eine Analogie: Ein Körper in linearer Bewegung bleibt so lange in Bewegung, wie keine Kraft auf ihn einwirkt, und das wegen des Gesetzes der linearen Impulserhaltung; analog haben wir ein Gesetz zur WINKELimpulserhaltung. Dieses Gesetz hält ein Objekt in Rotation.

Jetzt müssen Sie definieren, was Drehimpuls ist. Es geht auch analog zum linearen Impuls. Letzteres ist definiert als

P = M v

Wo M ist die Masse des Objekts, und v ist seine lineare Geschwindigkeit. Auf die gleiche Weise,

L = ICH ω ,

Wo ICH heißt Trägheitsmoment, und ω ist die Kreisgeschwindigkeit, der Winkel, um den sich das Spielzeug in einer Zeiteinheit dreht.

Danach können Sie (auf einem runden Objekt) erklären, dass das entdeckt wurde

ICH = ∑ M ich R ich 2 ,

Wo M ich sind die materiellen Punkte im Spielzeug, und je größer der Spielzeugradius ist, desto größer ist der lineare Impuls, dh es wird schwieriger sein, ein Spielzeug mit großem Radius am Drehen zu hindern, als eines mit kleinem Radius, das sich mitdreht Dasselbe ω .

Später, um zum Beispiel die Rotation von Planeten zu erklären, überlegen Sie, was passiert, wenn das Spielzeug um die Achse ausgehöhlt wird, und betrachten Sie als nächstes nur einen der Punkte M ich des Spielzeugs.

Nur zwei Cent: Ich nehme an, Sie haben die Newtonschen Gesetze bereits eingeführt. Sie können sagen, dass dies in etwa so ist: „Wenn ein Objekt in einem Trägheitsbezugssystem betrachtet wird, bleibt es entweder in Ruhe oder bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit weiter, es sei denn, es wird von einer äußeren Kraft darauf eingewirkt „Sie können erklären, dass aus den anderen beiden Newtonschen Gesetzen gezeigt werden kann, dass das erste Gesetz natürlich auch für Objekte gilt, die sich auf Kreisbewegungen bewegen, nicht nur auf einer geraden Linie. Erklären Sie dann, dass diese Menge an Drehung impliziert, dass, wenn sich die Objekte aufgrund innerer Kräfte (ohne äußere Einflüsse) zusammenziehen, die Menge der Kreisbewegung immer noch konstant ist, aber die Winkelgeschwindigkeit zunehmen muss, weil sie jetzt einen kleineren Umfang mit abdecken muss gleiche Umdrehungszahl. Zeigen Sie das Beispiel der Ballerina, die schneller wird, wenn sie ihre Arme zusammenzieht.

Einführung des Drehimpulses zum ersten Mal in einer Klasse
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