Mechanika
Břemeno na rampě
Sleduj, jak břímě pomalu sjíždí — rampa potřebuje menší sílu než zvedání.
Břemeno na rampě — interaktivní simulace Mechanika. Sleduj, jak břímě pomalu sjíždí — rampa potřebuje menší sílu než zvedání. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Nakloněná rovina jako stroj
Rampa umožňuje zvednout břemeno menší silou působící po delší dráze — vyměňuje dráhu za sílu.
Ideálně vykonaná práce se rovná přírůstku gravitační potenciální energie. Delší a mělčí rampa snižuje potřebnou tlačnou sílu za cenu delšího pohybu břemene po svahu.
- W = Fd = mgh (ideálně)
- F_parallel = mg sin θ
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
Když břemeno pustíš z klidu a zpříčíš úhel rampy, co se stane s jeho rychlostí po stejném čase?
Predikce k zvážení
- Zrychluje rychleji — strmější rampa dává větší zrychlení.
- Dosáhne stejné rychlosti — úhel neovlivňuje velikost zrychlení.
- Zrychluje pomaleji — strmější rampa dává menší zrychlení.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Úhel rampy (deg)
- Hmotnost břemene (kg)
- Uplynulý čas (s)
Co měříš:
- Rychlost (m/s)
- Kinetická energie (J)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu Rampa a břemeno v mechanickém sandboxu.
- Vyber rampu a v panelu Vlastnosti nastav její úhel sklonu pro tento pokus.
- pusť břemeno z klidu nahoře a odečti jeho rychlost ze sondy po uvedeném uplynulém čase.
Řídící rovnice
Kinetická energie — KE = ½·m·v²
Kinetická energie břemene roste s druhou mocninou jeho rychlosti, jak zrychluje dolů po rampě — zdvojnásobení rychlosti čtyřnásobí KE.
Gravitační potenciální energie — PE = m·g·h
Na rampě bez tření se gravitační PE, kterou břemeno ztrácí při sestupu, mění celá na kinetickou energii, kterou získává — nic se neztrácí teplem.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Použij v = g sin θ · t, spočti očekávanou rychlost pro každý řádek a porovnej s tím, co jsi odečetl ze sondy.
- Hmotnost břemene zůstává pevně 3 kg přes všechny tři pokusy, zatímco se mění úhel. Co ti to říká o vztahu mezi hmotností a zrychlením na rampě bez tření?
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Dvě břemena různé hmotnosti jsou puštěna ze stejného úhlu ve stejný okamžik. Které dosáhne dolů první? Použij svá data k odůvodnění odpovědi.
- Skutečné rampy mají tření. Kdyby tato rampa nebyla bez tření, byla by naměřená rychlost vyšší, nebo nižší než tvoje predikce v = g sin θ · t, a 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
- Vítej v Břemenu na rampě
- Vyber břemeno
- Stiskni Spustit
- Zvedni břemeno
- Otevři data
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →