Bola en una rampa: energía en una pendiente sin fricción

1 · Predecir

Una pelota más pesada y otra más ligera se sueltan desde el reposo a la misma altura sobre una rampa sin fricción. ¿Cuál llega más rápido al fondo?

• La bola más pesada llega más rápido al fondo.
• Ambas bolas llegan al fondo a la misma velocidad.
• La bola más ligera llega más rápido al fondo.

2 · Configurar

1. Abra el ajuste preestablecido de Inclinación. Tenga en cuenta el ángulo de inclinación de la rampa y la masa de la pelota y su altura inicial sobre la base de la rampa.
2. Utilice el Inspector para establecer la masa de la pelota y el ángulo de la rampa para esta prueba, y observe la altura inicial vertical de la pelota sobre la base de la rampa.
3. Ejecute la simulación y registre la lectura de velocidad de la pelota (sonda) justo cuando llega al final de la rampa.

3 · Recopilar Datos

Grafique la velocidad en la parte inferior (eje y) frente a la altura inicial (eje x) para sus tres pruebas. ¿La relación es una línea recta?

4 · Analizar

1. Para cada fila, calcule 1/2 m v^2 utilizando la velocidad de fondo medida. Compárelo con la columna de PE gravitacional. ¿Qué notas?
2. Tus tres pruebas utilizan diferentes ángulos de rampa. ¿Cambiar el ángulo por sí solo, con la misma altura inicial, cambia la velocidad final? Utilice la conservación de energía para explicar por qué o por qué no.

5 · Ampliar

1. Su columna de PE gravitacional depende de la masa, pero la velocidad final medida no. Explique por qué una pelota más pesada no llega al fondo más rápido que una más liviana en una rampa sin fricción.
2. Una rampa real tiene cierta fricción, y una bola rodante real también tiene que gastar parte de su energía girando mientras rueda. ¿Esperaría que la velocidad final de una pelota real fuera mayor o menor que su predicción sin fricción? ¿Por qué?

La física detrás de este experimento

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