Μπάλα σε ράμπα: Ενέργεια σε κεκλιμένο επίπεδο χωρίς τριβή

1 · Πρόβλεψε

Μια βαρύτερη και μια ελαφρύτερη μπάλα αφήνονται από ηρεμία στο ίδιο ύψος σε ράμπα χωρίς τριβή. Ποια φτάνει πιο γρήγορα στο κάτω μέρος;

• Η βαρύτερη μπάλα φτάνει πιο γρήγορα στο κάτω μέρος.
• Και οι δύο μπάλες φτάνουν στο κάτω μέρος με την ίδια ταχύτητα.
• Η ελαφρύτερη μπάλα φτάνει πιο γρήγορα στο κάτω μέρος.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή Κεκλιμένο επίπεδο. Σημείωσε τη γωνία κλίσης της ράμπας και τη μάζα της μπάλας και το ύψος εκκίνησής της πάνω από τη βάση της ράμπας.
2. Χρησιμοποίησε το πάνελ Ιδιότητες για να ρυθμίσεις τη μάζα της μπάλας και τη γωνία της ράμπας για αυτή τη δοκιμή, και σημείωσε το κατακόρυφο ύψος εκκίνησης της μπάλας πάνω από τη βάση της ράμπας.
3. Τρέξε την προσομοίωση και κατέγραψε την ένδειξη ταχύτητας της μπάλας (αισθητήρας) μόλις φτάσει στο κάτω μέρος της ράμπας.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χάραξε την ταχύτητα στο κάτω μέρος (άξονας y) έναντι του αρχικού ύψους (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η σχέση ευθεία γραμμή;

4 · Ανάλυση

1. Για κάθε γραμμή, υπολόγισε 1/2 m v^2 με τη μετρημένη ταχύτητα στο κάτω μέρος. Σύγκρινέ το με τη στήλη βαρυτικής PE. Τι παρατηρείς;
2. Οι τρεις δοκιμές σου χρησιμοποιούν διαφορετικές γωνίες ράμπας. Αλλάζει η τελική ταχύτητα με την αλλαγή μόνο της γωνίας, στο ίδιο αρχικό ύψος; Χρησιμοποίησε τη διατήρηση ενέργειας για να εξηγήσεις γιατί ή γιατί όχι.

5 · Επέκταση

1. Η στήλη βαρυτικής PE σου εξαρτάται από τη μάζα, αλλά η μετρημένη τελική ταχύτητα όχι. Εξήγησε γιατί μια βαρύτερη μπάλα δεν φτάνει στο κάτω μέρος πιο γρήγορα από μια ελαφρύτερη σε ράμπα χωρίς τριβή.
2. Μια πραγματική ράμπα έχει λίγη τριβή, και μια πραγματική κυλούμενη μπάλα πρέπει επίσης να ξοδέψει μέρος της ενέργειάς της για να περιστραφεί καθώς κυλά. Θα περίμενες την τελική ταχύτητα πραγματικής μπάλας υψηλότερη ή χαμηλότερη από την πρόβλεψή σου χωρίς τριβή; Γιατί;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής