Mehhaanika
Kera kaldpinnal
Jälgi, kuidas kera nõlval alla veeredes kiireneb.
Kera kaldpinnal — interaktiivne Mehhaanika simulatsioon. Jälgi, kuidas kera nõlval alla veeredes kiireneb. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Gravitatsioon piki kaldpinda
Hõõrdumata kaldpinnal tõmbab gravitatsioon kera nõlva pidi alla. Ainult kaldpinnaga rööpeline komponent kiirendab kera.
Gravitatsioon mõjub otse alla. Kallutatud pinnal lahendad ta komponentideks: üks kaldpinnaga rööpeline (põhjustab kiirenduse) ja üks ristiline (tasakaalustatud normaaljõu poolt). Seepärast veereb kera mäest alla, kuigi gravitatsioon osutab alati allapoole.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (hõõrdumata)
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Raskem pall ja kergem pall lastakse vabaks paigalseisust sama kõrguselt hõõrdumata kaldpinnal. Kumb jõuab põhja kiiremini?
Kaalutavad ennustused
- Raskem pall jõuab põhja kiiremini.
- Mõlemad pallid jõuavad põhja sama kiirusega.
- Kergem pall jõuab põhja kiiremini.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Mass (kg)
- Kaldpinna nurk (°)
- Langetuskõrgus (m)
Mida sa mõõdad:
- Gravitatsiooniline PE (J)
- Kiirus põhjas (m/s)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava kaldpinna eelseadistus. Pane tähele kaldpinna kallakunurk ja palli mass ning selle alghoogus kaldpinna alusest.
- Kasuta Omaduste paneeli, et seada selle katse jaoks palli mass ja kaldpinna nurk, ning pane tähele palli püsti alghoogus kaldpinna alusest.
- Jooksuta simulatsioon ja kirjuta palli kiiruse näit (sond) üles just siis, kui ta kaldpinna põhja jõuab.
Juhtiv võrrand
Gravitatsiooniline potentsiaalne energia — PE = m·g·h
Palli kõrgus kaldpinna alusest salvestab enne vabastamist gravitatsioonilise PE — energiaeelarve, mis muutub allaveeremisel liikumiseks.
Kineetiline energia — KE = ½·m·v²
Hõõrdumata kaldpinnal on kogu alginne PE palli põhja jõudmiseks KE-ks teisendunud — just see määrab tema lõppkiiruse.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta igas reas 1/2 m v^2 mõõdetud põhjakiirusega. Võrdle gravitatsioonilise PE veeruga. Mida märkad?
- Sinu kolm katset kasutavad erinevaid kaldpinna nurki. Kas ainuüksi nurga muutmine sama alghoogusega muudab lõppkiirust? Kasuta energia jäävust, et selgitada, miks või miks mitte.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Sinu gravitatsioonilise PE veerg sõltub massist, aga mõõdetud lõppkiirus mitte. Selgita, miks raskem pall ei jõua hõõrdumata kaldpinnal põhja kiiremini kui kergem.
- Päris kaldpinnal on veidi hõõrdumist ja päris veerev pall peab osa energiast veeremiseks pöörlemisse kulutama. Kas ootaksid, et päris palli lõppkiirus on kõrgem või madalam kui sinu hõõrdumata ennustus? Miks?
- 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
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- Ennusta: kas mass loeb?
- Muuda: kahekordista palli mass
- Jooksuta: salvesta kaks katset
- Loe graafikut
- Selgita: üllatav tulemus
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.