Mekaniikka
Kuorma rampilla
Katso kuorman hiipiä alas – ramppi vaatii vähemmän voimaa kuin nostaminen.
Kuorma rampilla – interaktiivinen Mekaniikka-simulaatio. Katso kuorman hiipiä alas – ramppi vaatii vähemmän voimaa kuin nostaminen. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Kalteva taso koneena
Ramppi mahdollistaa kuorman nostamisen pienemmällä voimalla pidemmän matkan yli – etäisyys vaihdetaan voimaan.
Ideaalitapauksessa tehty työ on yhtä suuri kuin gravitaatiopotentiaalienergian kasvu. Pidempi, loivempi ramppi pienentää tarvittavaa työntövoimaa hintana kuorman siirtäminen kauemmas rinteen suunnassa.
- W = Fd = mgh (ideaali)
- F_parallel = mg sin θ
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Jos vapautat kuorman levosta ja jyrkennä rammin kulmaa, mitä sen nopeudelle tapahtuu saman ajan jälkeen?
Punniteltavat ennusteet
- Se kiihtyy nopeammin – jyrkempi ramppi antaa suuremman kiihtyvyyden.
- Se saavuttaa saman nopeuden – kulma ei vaikuta kiihtymisnopeuteen.
- Se kiihtyy hitaammin – jyrkempi ramppi antaa pienemmän kiihtyvyyden.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Rammin kulma (deg)
- Kuorman massa (kg)
- Kulunut aika (s)
Mitä mittaat:
- Nopeus (m/s)
- Liike-energia (J)
Miten tutkimus etenee
- Avaa Ramppi ja kuorma -esiasetuksen mekaniikan hiekkalaatikossa.
- Valitse ramppi ja käytä Ominaisuudet-paneelia asettaaksesi sen kallistuskulman tälle suoritukselle.
- Vapauta kuorma levosta ylhäältä ja lue sen nopeus anturista listatun kuluneen ajan jälkeen.
Hallitseva yhtälö
Liike-energia — KE = ½·m·v²
Kuorman liike-energia kasvaa sen nopeuden neliönä, kun se kiihtyy rammin alas – nopeuden kaksinkertaistaminen neljääntää KE:n.
Gravitaatiopotentiaalienergia — PE = m·g·h
Kitkattomalla rampilla kuorman menettämä gravitaation PE laskiessaan muuttuu kokonaan saamaksi liike-energiaksi – mitään ei hukkaa lämpönä.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Käyttäen kaavaa v = g sin θ · t laske odotettu nopeus jokaiselle riville ja vertaa sitä anturista lukemaasi.
- Kuorman massa pysyy kiinteänä arvossa 3 kg kaikkien kolmen suorituksen yli, kun taas kulma muuttuu. Mitä se kertoo massan ja kiihtyvyyden suhteesta kitkattomalla rampilla?
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Kaksi erimassaista kuormaa vapautetaan samasta kulmasta samaan aikaan. Kumpi saavuttaa pohjan ensin? Perustele vastauksesi datallasi.
- Todellisissa rampissa on kitkaa. Jos tämä ramppi ei olisi kitkaton, olisiko mitattu nopeus korkeampi vai matalampi kuin v = g sin θ · t -ennusteesi, ja miksi?
- 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
- Tervetuloa rampinkuormaan
- Valitse kuorma
- Paina Toista
- Nosta kuorma
- Avaa data
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →