Ramp & Load : Akselerasi pada Tanjakan
1 · Memprediksi
Jika beban dilepaskan dari keadaan diam dan sudut tanjakan diperbesar, berapakah kecepatan beban setelah selang waktu yang sama?
- Kecepatannya bertambah lebih cepat — tanjakan yang lebih curam menghasilkan akselerasi yang lebih besar.
- Ia mencapai kecepatan yang sama — sudut tidak mempengaruhi seberapa cepat akselerasinya.
- Kecepatannya lebih lambat — tanjakan yang lebih curam memberikan akselerasi yang lebih kecil.
2 · Pengaturan
- Buka preset Ramp & Load di kotak pasir mekanik.
- Pilih tanjakan dan gunakan Inspektur untuk mengatur sudut kemiringannya untuk uji coba ini.
- Lepaskan beban dari keadaan diam di bagian atas dan baca kecepatannya dari probe setelah waktu berlalu yang tercantum.
3 · Kumpulkan Data
| Sudut jalan (deg) | Muat massa (kg) | Waktu yang telah berlalu (s) | Kecepatan (m/s) | Energi kinetik (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
Plot kecepatan (sumbu y) terhadap sudut tanjakan (sumbu x) untuk uji coba tetap 1 s. Apakah hubungannya garis lurus?
4 · Analisis
- Dengan menggunakan v = g sin θ · t, hitung kecepatan yang diharapkan untuk setiap baris dan bandingkan dengan kecepatan yang Anda baca dari probe.
- Massa beban tetap pada 3 kg di ketiga percobaan sementara sudutnya berubah. Apa yang dapat Anda ketahui tentang hubungan antara massa dan percepatan pada bidang tanpa gesekan?
5 · Perluas
- Dua buah beban bermassa berbeda dilepaskan dari sudut yang sama dan waktu yang bersamaan. Manakah yang lebih dulu mencapai dasar? Gunakan data Anda untuk membenarkan jawaban Anda.
- Jalan landai yang sebenarnya mempunyai gesekan. Jika tanjakan ini tidak bebas gesekan, apakah kecepatan yang diukur akan lebih tinggi atau lebih rendah dari prediksi v = g sin θ · t Anda, dan mengapa?
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Energi Kinetik
Energi kinetik beban bertambah seiring dengan kuadrat kecepatannya seiring dengan percepatannya menuruni tanjakan — dua kali lipat kecepatannya akan melipatgandakan KE.
Energi Potensial Gravitasi
Pada tanjakan tanpa gesekan, PE gravitasi yang hilang saat beban turun seluruhnya diubah menjadi energi kinetik yang diperolehnya — tidak ada yang hilang menjadi panas.