Mechanika
Míček na nakloněné rovině
Sleduj, jak se míček při kutálení ze svahu zrychluje.
Míček na nakloněné rovině — interaktivní simulace Mechanika. Sleduj, jak se míček při kutálení ze svahu zrychluje. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Gravitace podél rampy
Na nakloněné rovině bez tření gravitace táhne míček po svahu. Zrychluje ho jen složka rovnoběžná s rampou.
Gravitace působí přímo dolů. Na nakloněném povrchu ji rozložíš na složky: jednu rovnoběžnou s rampou (způsobující zrychlení) a jednu kolmou (vyváženou normálovou silou). Proto se míček kutálí z kopce, i když gravitace vždy míří dolů.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (bez tření)
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
Těžší a lehčí míček jsou puštěny z klidu ve stejné výšce na rampě bez tření. Který dosáhne dolů rychleji?
Predikce k zvážení
- Těžší míček dosáhne dolů rychleji.
- Oba míčky dosáhnou dolů stejnou rychlostí.
- Lehčí míček dosáhne dolů rychleji.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Hmotnost (kg)
- Úhel rampy (°)
- Výška pádu (m)
Co měříš:
- Gravitační PE (J)
- Rychlost dole (m/s)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu Nakloněná rovina. Poznamenej sklon rampy, hmotnost míčku a jeho výchozí výšku nad základem rampy.
- V panelu Vlastnosti nastav pro tento pokus hmotnost míčku a úhel rampy a poznamenej svislou výchozí výšku míčku nad základem rampy.
- Spusť simulaci a zapiš odečet rychlosti míčku (sonda) přesně v okamžiku, kdy dosáhne dolů rampy.
Řídící rovnice
Gravitační potenciální energie — PE = m·g·h
Výška míčku nad základem rampy ukládá před puštěním gravitační PE — rozpočet energie, který se při kutálení dolů mění na pohyb.
Kinetická energie — KE = ½·m·v²
Na rampě bez tření se veškerá výchozí PE změní na KE ve chvíli, kdy míček dosáhne dolů, a právě to určuje jeho konečnou rychlost.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro každý řádek spočti 1/2 m v^2 s naměřenou rychlostí dole. Porovnej se sloupcem gravitační PE. Co si všímáš?
- Tvé tři pokusy používají různé úhly rampy. Mění samotná změna úhlu při stejné výchozí výšce konečnou rychlost? Vysvětli pomocí zachování energie, proč ano, nebo ne.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Tvůj sloupec gravitační PE závisí na hmotnosti, ale naměřená konečná rychlost ne. Vysvětli, proč těžší míček nedosáhne dolů rychleji než lehčí na rampě bez tření.
- Skutečná rampa má trochu tření a skutečný kutálející se míček musí také část energie utratit za roztočení. Očekával bys, že konečná rychlost skutečného míčku bude vyšší, nebo nižší než tvá predikce bez tření? Proč?
- 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
- Predikuj: záleží na hmotnosti?
- Změň: zdvojnásob hmotnost míčku
- Spusť: zachyť dva pokusy
- Přečti graf
- Vysvětli: překvapivý výsledek
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →