Palla su una rampa: energia su un piano senza attrito

1 · Prevedi

Una palla pesante e una leggera sono lasciate andare da fermo alla stessa altezza su una rampa senza attrito. Quale arriva prima in fondo?

• La palla pesante arriva prima in fondo.
• Le due palle arrivano in fondo alla stessa velocità.
• La palla leggera arriva prima in fondo.

2 · Configurazione

1. Apri il preset Piano inclinato. Annota l'angolo della rampa, la massa della palla e l'altezza di partenza sopra la base della rampa.
2. Usa il pannello Proprietà per impostare massa della palla e angolo della rampa di questa prova, e annota l'altezza verticale di partenza della palla sopra la base.
3. Esegui la simulazione e registra la lettura di velocità (sonda) appena la palla raggiunge il fondo della rampa.

3 · Raccogli dati

Grafico della velocità in fondo (asse y) contro l'altezza di partenza (asse x) per le tre prove. La relazione è una retta?

4 · Analizza

1. Per ogni riga calcola 1/2 m v^2 con la velocità di fondo misurata. Confrontala con la colonna PE gravitazionale. Cosa noti?
2. Le tue tre prove usano angoli di rampa diversi. Cambiare solo l'angolo, a pari altezza di partenza, cambia la velocità finale? Usa la conservazione dell'energia per spiegare perché sì o no.

5 · Estendi

1. La colonna PE gravitazionale dipende dalla massa, ma la velocità finale misurata no. Spiega perché una palla pesante non arriva prima di una leggera su una rampa senza attrito.
2. Una rampa reale ha un po' d'attrito, e una palla che rotola deve spendere parte dell'energia per mettersi a ruotare. Ti aspetti che la velocità finale di una palla reale sia più alta o più bassa della tua previsione senza attrito? Perché?

La fisica dietro questo esperimento

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