Μηχανική
Φορτίο σε ράμπα
Δες το φορτίο να κατεβαίνει αργά — μια ράμπα χρειάζεται μικρότερη δύναμη από την ανύψωση.
Φορτίο σε ράμπα — διαδραστική προσομοίωση Μηχανική. Δες το φορτίο να κατεβαίνει αργά — μια ράμπα χρειάζεται μικρότερη δύναμη από την ανύψωση. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Το κεκλιμένο επίπεδο ως μηχανή
Μια ράμπα σου επιτρέπει να ανυψώσεις φορτίο με μικρότερη δύναμη ασκούμενη σε μεγαλύτερη απόσταση — ανταλλάσσεις απόσταση με δύναμη.
Το έργο ιδανικά ισούται με την αύξηση της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας. Μια μακρύτερη, πιο ήπια ράμπα μειώνει την απαιτούμενη δύναμη ώθησης με κόστος τη μετακίνηση του φορτίου σε μεγαλύτερη απόσταση στην κατωφερική.
- W = Fd = mgh (ιδανικά)
- F_parallel = mg sin θ
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Αν αφήσεις το φορτίο από ηρεμία και αποτομισεις τη γωνία της ράμπας, τι θα γίνει με την ταχύτητά του μετά τον ίδιο χρόνο;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Επιταχύνει πιο γρήγορα — πιο απότομη ράμπα δίνει μεγαλύτερη επιτάχυνση.
- Φτάνει την ίδια ταχύτητα — η γωνία δεν επηρεάζει πόσο γρήγορα επιταχύνει.
- Επιταχύνει πιο αργά — πιο απότομη ράμπα δίνει μικρότερη επιτάχυνση.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Γωνία ράμπας (deg)
- Μάζα φορτίου (kg)
- Χρόνος παρόδου (s)
Τι μετράς:
- Ταχύτητα (m/s)
- Κινητική ενέργεια (J)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή Ράμπα και φορτίο στο sandbox μηχανικής.
- Επίλεξε τη ράμπα και χρησιμοποίησε το πάνελ Ιδιότητες για να ρυθμίσεις τη γωνία κλίσης της για αυτή τη δοκιμή.
- Άσε το φορτίο από ηρεμία στην κορυφή και διάβασε την ταχύτητά του από τον αισθητήρα μετά τον αναφερόμενο χρόνο.
Κυρίαρχη εξίσωση
Κινητική ενέργεια — KE = ½·m·v²
Η κινητική ενέργεια του φορτίου μεγαλώνει με το τετράγωνο της ταχύτητάς του καθώς επιταχύνει κάτω στη ράμπα — ο διπλασιασμός της ταχύτητας τετραπλασιάζει την KE.
Βαρυτική δυναμική ενέργεια — PE = m·g·h
Σε ράμπα χωρίς τριβή, η βαρυτική PE που χάνει το φορτίο καθώς κατεβαίνει μετατρέπεται εξ ολοκλήρου στην κινητική ενέργεια που κερδίζει — τίποτα δεν χάνεται σε θερμότητα.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Χρησιμοποιώντας v = g sin θ · t, υπολόγισε την αναμενόμενη ταχύτητα για κάθε γραμμή και σύγκρινέ την με ό,τι διάβασες από τον αισθητήρα.
- Η μάζα του φορτίου μένει σταθερή στα 3 kg και στις τρεις δοκιμές ενώ η γωνία αλλάζει. Τι σου λέει αυτό για τη σχέση μάζας και επιτάχυνσης σε ράμπα χωρίς τριβή;
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Δύο φορτία διαφορετικής μάζας αφήνονται από την ίδια γωνία την ίδια στιγμή. Ποιο φτάνει πρώτο στο κάτω μέρος; Χρησιμοποίησε τα δεδομένα σου για να τεκμηριώσεις την απάντησή σου.
- Πραγματικές ράμπες έχουν τριβή. Αν αυτή η ράμπα δεν ήταν χωρίς τριβή, θα ήταν η μετρημένη ταχύτητα υψηλότερη ή χαμηλότερη από την πρόβλεψή σου v = g sin θ · t, και γιατί;
- 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
- Καλώς όρισες στο Φορτίο σε ράμπα
- Επίλεξε το φορτίο
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Ανύψωσε το φορτίο
- Άνοιξε τα δεδομένα
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →