Míček na rampě: energie na nakloněné rovině bez tření

1 · Predikuj

Těžší a lehčí míček jsou puštěny z klidu ve stejné výšce na rampě bez tření. Který dosáhne dolů rychleji?

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.

Hmotnost (kg)	Úhel rampy (°)	Výška pádu (m)
1.00	15.00	0.30
1.50	25.00	0.50
2.00	35.00	0.70

Grafuj rychlost dole (osa y) proti výchozí výšce (osa x) pro své tři pokusy. Je vztah přímka?

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.

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?

Výška míčku nad základem rampy ukládá před puštěním gravitační PE — rozpočet energie, který se při kutálení dolů mění na pohyb.

Na rampě bez tření se veškerá výchozí PE změní na KE ve chvíli, kdy míček dosáhne dolů, a právě to určuje jeho konečnou rychlost.