Mechanika
Třecí rampa
Sleduj, jak blok zůstává ležet — pak sniž jeho statické tření (μs), dokud nesklouzne přes práh (μs = tan 30° ≈ 0.58).
Třecí rampa — interaktivní simulace Mechanika. Sleduj, jak blok zůstává ležet — pak sniž jeho statické tření (μs), dokud nesklouzne přes práh (μs = tan 30° ≈ 0.58). Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Statické tření na rampě
Tření brání klouzání. Na rampě blok zůstává ležet, dokud složka gravitace po svahu nepřekročí maximální statické tření.
Mezní úhel splňuje tan θ = μ. Pod tímto úhlem blok zůstává v klidu; nad ním klouže. Rampa této předvolby je pevně daná na 30°; sniž součinitel statického tření bloku (μs) v panelu Vlastnosti, dokud neklesne pod tan 30° ≈ 0.58, a najdi práh.
- μₛ = tan θ_critical
- F_friction ≤ μₛ N
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Blok leží na pevné rampě 30°, držený na místě statickým třením. Když snížíš tření mezi blokem a rampou, začne klouzat — a v jakém okamžiku?
Predikce k zvážení
- Platí dvě pravidla postupně. Blok drží pro jakékoli μs ≥ tan(30°) ≈ 0.58 bez ohledu na hmotnost — a jakmile povolí, určuje rychlost zrychlení μk, ne μs.
- Blok sklouzne o kousek víc při každém snížení μs, i když μs je stále nad tan(30°) — tření jen postupně slábne.
- Těžší blok potřebuje nižší μs ke klouzání než lehčí — hmotnost taky ovlivňuje práh.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Hmotnost bloku (kg)
- Statické tření (μs)
- Kinetické tření (μk)
Co měříš:
- Gravitační síla podél rampy (N)
- Rychlost po 1 s (m/s)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu Třecí rampa. Poznamenej pevný sklon rampy (30°) a blok na ní, momentálně držený třením v klidu.
- V panelu Vlastnosti (nebo sdíleným odkazem) nastav pro tento pokus součinitele statického (μs) a kinetického (μk) tření bloku. Drž μk ≤ μs — aplikace to vynucuje, protože povrch nemůže v klidu držet méně než při klouzání. Hmotnost zůstává pevná.
- pusť simulaci pár sekund a odečti rychlost bloku ze sondy. Zapiš, zda zůstal v klidu, nebo začal klouzat.
Řídící rovnice
Gravitační složka podél nakloněné roviny — F = m·a
F = m·a aplikované s a = g sin θ dává část tíhy bloku, která ho táhne po svahu dolů. Statické tření ji musí úplně vyrušit, aby blok zůstal ležet; jakmile blok klouže, kinetické tření vyruší jen její část.
Síla kinetického tření — f_k = μ_k·m·g·cos θ
Jakmile blok opravdu klouže, tření přestává být prahem a stává se určitou silou: f = μk·m·g·cos θ, kde μk je součinitel KINETICKÉHO tření. Odečítá se od gravitační složky po svahu, takže blok zrychluje g(sin θ − μk·cos θ) místo beztresného g·sin θ. Hmotnost se z toho výrazu úplně vykracuje, proto klouzavé řádky níže na ní nezávisí.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro každý řádek spočti tan(30°) a porovnej se svou hodnotou μs. Predikuje toto srovnání, zda blok zůstane v klidu?
- Řádky 1–2 zůstávají ležet; řádky 3–5 klouzou třemi různými rychlostmi. Vysvětli, proč hmotnost vypadává z PODMÍNKY statického tření i ze zrychlení při klouzání, i když tyto řádky používají tři různé hmotnosti.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Existují dvě cesty, jak blok pustit: snížit jeho μs pod tan(30°) ≈ 0.577, nebo zpříčit rampu, dokud úhel nepřejde atan(μs) ≈ 35°. Zkus obě. Je to opravdu tatáž podmínka napsaná dvěma způsoby?
- Podešev turistické boty a hladká společenská bota mají velmi různé μs na té samé mokré stezce. Vysvětli ve smyslu tohoto experimentu, proč jedna je na strmém svahu mnohem bezpečnější než druhá.
- 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
- Vítej v Třecí rampě
- Vyber blok
- Stiskni Spustit
- Najdi mezní tření
- Otevři data
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →