Rampa y carga: aceleración en una pendiente
1 · Predecir
Si sueltas la carga desde el reposo y aumentas el ángulo de la rampa, ¿qué sucede con su velocidad después del mismo tiempo?
- Acelera más rápido: una rampa más pronunciada proporciona una aceleración mayor.
- Alcanza la misma velocidad; el ángulo no afecta la rapidez con la que acelera.
- Acelera más lentamente: una rampa más pronunciada produce una aceleración menor.
2 · Configurar
- Abra el ajuste preestablecido Rampa y carga en la zona de pruebas de mecánica.
- Seleccione la rampa y use el Inspector para establecer su ángulo de inclinación para esta prueba.
- Libere la carga del reposo en la parte superior y lea su velocidad en la sonda después del tiempo indicado.
3 · Recopilar Datos
| Ángulo de rampa (deg) | Masa de carga (kg) | tiempo transcurrido (s) | Velocidad (m/s) | Energía cinética (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
Trazar la velocidad (eje y) frente al ángulo de rampa (eje x) para las pruebas de 1 fijos. ¿La relación es una línea recta?
4 · Analizar
- Usando v = g sen θ · t, calcula la velocidad esperada para cada fila y compárala con lo que leíste en la sonda.
- La masa de la carga permanece fija en 3 kg en las tres pruebas mientras el ángulo cambia. ¿Qué te dice eso sobre la relación entre masa y aceleración en una rampa sin fricción?
5 · Ampliar
- Se sueltan dos cargas de diferente masa desde el mismo ángulo al mismo tiempo. ¿Cuál llega primero al fondo? Utilice sus datos para justificar su respuesta.
- Las rampas reales tienen fricción. Si esta rampa no fuera sin fricción, ¿la velocidad medida sería mayor o menor que su predicción v = g sen θ · t, y por qué?
La física detrás de este experimento
Energía cinética
La energía cinética de la carga crece con el cuadrado de su velocidad a medida que acelera por la rampa; duplicar la velocidad cuadriplica el KE.
Energía potencial gravitacional
En una rampa sin fricción, el PE gravitacional que la carga pierde a medida que desciende se convierte completamente en energía cinética que gana: no se pierde nada en calor.