Mechanika
Labda ferde síkon
Nézd, ahogy a labda felgyorsul, miközben legurul a lejtőn.
Labda ferde síkon — interaktív Mechanika szimuláció. Nézd, ahogy a labda felgyorsul, miközben legurul a lejtőn. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Gravitáció a rámpa mentén
Súrlódásmentes ferde síkon a gravitáció a lejtő mentén húzza a labdát. Csak a rámpával párhuzamos komponens gyorsítja a labdát.
A gravitáció egyenesen lefelé hat. Döntött felületen felbontod komponensekre: egy a rámpával párhuzamos (gyorsítást okoz), egy pedig merőleges (a normális erő egyensúlyozza). Ezért gurul le a labda egy domboldalon, pedig a gravitáció mindig lefelé mutat.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (súrlódás nélkül)
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egy nehezebb és egy könnyebb labdát ugyanabból a magasságból, nyugalmi helyzetben engednek el egy súrlódásmentes rámpán. Melyik ér előbb az aljára?
Mérlegelendő jóslatok
- A nehezebb labda ér előbb az aljára.
- Mindkét labda ugyanazzal a sebességgel ér az aljára.
- A könnyebb labda ér előbb az aljára.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Tömeg (kg)
- Rámpa szöge (°)
- Esési magasság (m)
Amit mérsz:
- Gravitációs PE (J)
- Sebesség a rámpa alján (m/s)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a Ferde sík előbeállítást. Jegyezd fel a rámpa dőlésszögét, a labda tömegét és a rámpa alapja feletti kiinduló magasságát.
- Használd a Tulajdonságok panelt a labda tömegének és a rámpa szögének beállításához ehhez a méréshez, és jegyezd fel a labda függőleges kiinduló magasságát a rámpa alapja felett.
- Futtasd a szimulációt, és rögzítsd a labda sebesség-leolvasását (mérő) pontosan akkor, amikor a rámpa aljára ér.
Vezéregyenlet
Gravitációs helyzeti energia — PE = m·g·h
A labda rámpa-alap feletti magassága gravitációs PE-t tárol elengedés előtt — az energiakeret, amely gurulás közben mozgássá alakul.
Mozgási energia — KE = ½·m·v²
Súrlódásmentes rámpán a teljes kiinduló PE a KE-vé alakul, mire a labda az aljára ér — ez rögzíti a végsebességét.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Minden sornál számítsd ki az 1/2 m v^2-et a rámpa alján mért sebességgel. Hasonlítsd a gravitációs PE oszlophoz. Mit veszel észre?
- A három mérésed különböző rámpaszögeket használ. Önmagában a szögváltoztatás, azonos kiinduló magassággal, változtatja-e a végsebességet? Használd az energiamegmaradást a magyarázathoz.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- A gravitációs PE oszlopod tömegfüggő, de a mért végsebesség nem. Magyarázd meg, miért nem ér előbb az aljára egy nehezebb labda, mint egy könnyebb, súrlódásmentes rámpán.
- Egy valódi rámpának van súrlódása, és egy valódi gördülő labdának energiát is kell költenie a pörgésbe, ahogy gurul. A valódi labda végsebessége magasabb vagy alacsonyabb lesz, mint a súrlódásmentes jóslatod? Miért?
- 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
- Jósolj: számít a tömeg?
- Változtatás: duplázd meg a labda tömegét
- Futtatás: rögzíts két mérést
- Olvasd a grafikont
- Magyarázd el: a meglepő eredmény
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.