경사로 위의 공: 마찰 없는 경사면의 에너지

1 · 예측

더 무거운 공과 더 가벼운 공은 각각 마찰이 없는 경사면에서 같은 높이의 정지 상태에서 풀려납니다. 어느 것이 더 빨리 바닥에 도달합니까?

• 무거운 공이 바닥에 더 빨리 도달합니다.
• 두 공 모두 같은 속도로 바닥에 도달합니다.
• 가벼운 공이 바닥에 더 빨리 도달합니다.

2 · 설정

1. 경사 사전 설정을 엽니다. 경사로의 기울기 각도와 공의 질량, 경사로 바닥 위의 시작 높이를 확인하세요.
2. 검사기를 사용하여 이 시행에 대한 공의 질량과 경사로의 각도를 설정하고 경사로 바닥 위의 공의 수직 시작 높이를 확인합니다.
3. 시뮬레이션을 실행하고 공이 경사로 바닥에 도달하는 순간 공의 속도 판독값(프로브)을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 바닥에서의 속력(y축)을 시작 높이(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 이 관계는 직선입니까?

4 · 분석

1. 각 행에 대해 측정된 최저 속도를 사용하여 1/2m v^2를 계산합니다. Gravitational PE 칼럼과 비교해 보세요. 무엇을 알아차렸나요?
2. 세 번의 시도에서는 서로 다른 램프 각도를 사용합니다. 동일한 시작 높이에서 각도만 변경하면 최종 속도가 변경됩니까? 에너지 보존을 사용하여 그 이유와 그렇지 않은 이유를 설명하십시오.

5 · 확장

1. 중력 PE 컬럼은 질량에 따라 다르지만 측정된 최종 속도는 그렇지 않습니다. 마찰이 없는 경사로에서 무거운 공이 가벼운 공보다 더 빨리 바닥에 닿지 않는 이유를 설명하십시오.
2. 실제 경사로에는 약간의 마찰이 있으며, 실제 구르는 공도 굴러가면서 회전하면서 에너지의 일부를 소비해야 합니다. 실제 공의 최종 속도가 마찰이 없는 예측보다 높거나 낮을 것으로 예상하십니까? 왜?

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