Ράμπα και φορτίο: Επιτάχυνση σε κεκλιμένο επίπεδο

1 · Πρόβλεψε

Αν αφήσεις το φορτίο από ηρεμία και αποτομισεις τη γωνία της ράμπας, τι θα γίνει με την ταχύτητά του μετά τον ίδιο χρόνο;

2 · Διάταξη

  1. Άνοιξε την προεπιλογή Ράμπα και φορτίο στο sandbox μηχανικής.
  2. Επίλεξε τη ράμπα και χρησιμοποίησε το πάνελ Ιδιότητες για να ρυθμίσεις τη γωνία κλίσης της για αυτή τη δοκιμή.
  3. Άσε το φορτίο από ηρεμία στην κορυφή και διάβασε την ταχύτητά του από τον αισθητήρα μετά τον αναφερόμενο χρόνο.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Γωνία ράμπας (deg)Μάζα φορτίου (kg)Χρόνος παρόδου (s)Ταχύτητα (m/s)Κινητική ενέργεια (J)
10.003.001.00
20.003.001.00
30.003.001.00

Χάραξε την ταχύτητα (άξονας y) έναντι της γωνίας ράμπας (άξονας x) για τις σταθερές δοκιμές 1 s. Είναι η σχέση ευθεία γραμμή;

4 · Ανάλυση

  1. Χρησιμοποιώντας v = g sin θ · t, υπολόγισε την αναμενόμενη ταχύτητα για κάθε γραμμή και σύγκρινέ την με ό,τι διάβασες από τον αισθητήρα.
  2. 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;

5 · Επέκταση

  1. 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.
  2. 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;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

Κινητική ενέργεια

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

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.

← Πίσω στο πείραμα

Μηχανική

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής