Rampa e carico: accelerazione su un piano inclinato
1 · Prevedi
Se rilasci il carico da fermo e rendi più ripida la rampa, cosa succede alla sua velocità dopo lo stesso tempo?
- Accelera più in fretta: una rampa più ripida dà accelerazione maggiore.
- Raggiunge la stessa velocità: l'angolo non influenza l'accelerazione.
- Accelera più lentamente: una rampa più ripida dà accelerazione minore.
2 · Configurazione
- Apri il preset Rampa e carico nella sandbox di meccanica.
- Seleziona la rampa e usa il pannello Proprietà per impostarne l'angolo per questa prova.
- Rilascia il carico da fermo in cima e leggi la velocità dalla sonda dopo il tempo indicato.
3 · Raccogli dati
| Angolo della rampa (deg) | Massa del carico (kg) | Tempo trascorso (s) | Velocità (m/s) | Energia cinetica (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
Grafico della velocità (asse y) contro l'angolo della rampa (asse x) per le prove a 1 s fisso. La relazione è una retta?
4 · Analizza
- Usando v = g sin θ · t, calcola la velocità attesa per ogni riga e confrontala con ciò che leggi dal rilevatore.
- La massa del carico resta fissa a 3 kg in tutte e tre le prove mentre cambia l'angolo. Cosa ti dice sulla relazione tra massa e accelerazione su una rampa senza attrito?
5 · Estendi
- Due carichi di massa diversa sono rilasciati dallo stesso angolo nello stesso istante. Quale arriva prima in fondo? Giustifica con i tuoi dati.
- I pendii reali hanno attrito. Se questo pendio non fosse privo di attrito, la velocità misurata sarebbe maggiore o minore della tua previsione v = g sin θ · t, e perché?
La fisica dietro questo esperimento
Energia cinetica
L'energia cinetica del carico cresce col quadrato della velocità mentre accelera lungo la rampa: raddoppiare la velocità quadruplica la KE.
Energia potenziale gravitazionale
Su una rampa senza attrito, la PE gravitazionale che il carico perde scendendo si converte interamente nell'energia cinetica acquisita: nulla va perso in calore.