Mécanique
Bille sur un plan incliné
Observez la bille accélérer en roulant sur la pente.
Bille sur un plan incliné — simulation interactive de Mécanique. Observez la bille accélérer en roulant sur la pente. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Gravité le long d'une rampe
Sur un plan incliné sans frottement, la gravité tire la bille le long de la pente. Seule la composante parallèle à la rampe accélère la bille.
La gravité agit verticalement vers le bas. Sur une surface inclinée, on la décompose en composantes : une parallèle à la rampe (produisant l'accélération) et une perpendiculaire (compensée par la réaction normale). C'est pourquoi une bille roule sur une pente même si la gravité pointe toujours vers le bas.
- Composante parallèle F∥ = mg sans θ
- Accélération a = g sans θ (sans friction)
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Une balle plus lourde et une balle plus légère sont chacune libérées du repos à la même hauteur sur une rampe sans friction. Lequel atteint le fond le plus rapidement ?
Des pronostics à peser
- La balle la plus lourde atteint le fond plus rapidement.
- Les deux balles atteignent le fond à la même vitesse.
- La balle la plus légère atteint le fond plus rapidement.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Messe (kg)
- Angle de rampe (°)
- Hauteur de chute (m)
Ce que vous mesurez :
- PE gravitationnelle (J)
- Vitesse en bas (m/s)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage Inclinaison. Notez l'angle d'inclinaison de la rampe, la masse de la balle et sa hauteur de départ au-dessus de la base de la rampe.
- Utilisez l'Inspecteur pour définir la masse de la balle et l'angle de la rampe pour cet essai, et notez la hauteur de départ verticale de la balle au-dessus de la base de la rampe.
- Exécutez la simulation et enregistrez la vitesse de la balle (sonde) au moment où elle atteint le bas de la rampe.
Équation gouvernante
Énergie potentielle gravitationnelle — PE = m·g·h
La hauteur de la balle au-dessus de la base de la rampe stocke le PE gravitationnel avant sa libération – le budget énergétique qui se transforme en mouvement lorsqu'elle roule.
Énergie cinétique — KE = ½·m·v²
Sur une rampe sans friction, tout le PE de départ s'est converti en KE au moment où la balle atteint le fond, ce qui fixe sa vitesse finale.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour chaque ligne, calculez 1/2 m v^2 en utilisant votre vitesse de fond mesurée. Comparez-le à la colonne Gravitational PE. Que remarquez-vous ?
- Vos trois essais utilisent des angles de rampe différents. Le simple changement d'angle, avec la même hauteur de départ, change-t-il la vitesse finale ? Utilisez la conservation de l’énergie pour expliquer pourquoi ou pourquoi pas.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Votre colonne Gravitational PE dépend de la masse, mais pas la vitesse finale mesurée. Expliquez pourquoi une balle plus lourde n'atteint pas le fond plus rapidement qu'une balle plus légère sur une rampe sans friction.
- Une vraie rampe a une certaine friction, et une vraie balle qui roule doit également dépenser une partie de son énergie à tourner pendant qu'elle roule. Vous attendriez-vous à ce que la vitesse finale d’une balle réelle soit supérieure ou inférieure à votre prédiction sans friction ? Pourquoi ?
- 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
- Prédisez : la masse compte-t-elle ?
- Modifiez : doublez la masse de la boule
- Exécutez : capturez deux essais
- Lisez le graphique
- Expliquez : le résultat surprenant
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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