Mecànica
Bola en un pla inclinat
Observa com la bola s'accelera en baixar pel pla.
Bola en un pla inclinat — simulació interactiva de Mecànica. Observa com la bola s'accelera en baixar pel pla. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Gravetat al llarg d'una rampa
En un pla inclinat sense fricció, la gravetat estira la bola pel pendent. Només la component paral·lela a la rampa accelera la bola.
La gravetat actua directament cap avall. En una superfície inclinada, la descomposes en components: una paral·lela a la rampa (que causa l'acceleració) i una perpendicular (equilibrada per la força normal). Per això una bola roda muntanya avall tot i que la gravetat sempre apunta cap avall.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (sense fricció)
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Una bola pesant i una de lleugera es deixen anar des del repòs a la mateixa alçada en una rampa sense fricció. Quina arriba abans a baix?
Prediccions a valorar
- La bola pesant arriba abans a baix.
- Les dues boles arriben a baix a la mateixa velocitat.
- La bola lleugera arriba abans a baix.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Massa (kg)
- Angle de la rampa (°)
- Alçada de caiguda (m)
El que tu mesures:
- PE gravitatòria (J)
- Velocitat a baix (m/s)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit del pla inclinat. Anota la inclinació de la rampa, la massa de la bola i l'alçada inicial sobre la base de la rampa.
- Fes servir el panell de Propietats per definir la massa de la bola i l'angle de la rampa d'aquesta prova, i anota l'alçada vertical inicial de la bola sobre la base de la rampa.
- Executa la simulació i enregistra la velocitat de la bola (sonda) just quan arriba a baix de la rampa.
Equació governant
Energia potencial gravitatòria — PE = m·g·h
L'alçada de la bola sobre la base de la rampa emmagatzema PE gravitatòria abans de deixar-la anar: el pressupost d'energia que es converteix en moviment mentre baixa rodant.
Energia cinètica — KE = ½·m·v²
En una rampa sense fricció, tota la PE inicial s'ha convertit en KE quan la bola arriba a baix, i això és el que en fixa la velocitat final.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a cada fila, calcula 1/2 m v^2 amb la velocitat de baixada mesurada. Compara-ho amb la columna de PE gravitatòria. Què hi notes?
- Les tres proves fan servir angles diferents. Canviar només l'angle, amb la mateixa alçada inicial, canvia la velocitat final? Fes servir la conservació de l'energia per explicar per què sí o no.
On apareix això més enllà del laboratori
- La teva columna de PE gravitatòria depèn de la massa, però la velocitat final mesurada no. Explica per què una bola pesant no arriba abans a baix que una de lleugera en una rampa sense fricció.
- Una rampa real té una mica de fricció, i una bola real que roda també ha de gastar part de la seva energia a girar mentre roda. Esperaries que la velocitat final d'una bola real fos més alta o més baixa que la teva predicció sense fricció? Per què?
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- Prediu: importa la massa?
- Canvia: duplica la massa de la bola
- Executa: captura dues proves
- Llegeix el gràfic
- Explica: el resultat sorprenent
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →