Mechanika
Trinties plokštuma
Stebėk, kaip blokas lieka vietoje — tada sumažink jo ramybės trintį (μs), kol jis nuslys per ribą (μs = tan 30° ≈ 0.58).
Trinties plokštuma — interaktyvi Mechanika simuliacija. Stebėk, kaip blokas lieka vietoje — tada sumažink jo ramybės trintį (μs), kol jis nuslys per ribą (μs = tan 30° ≈ 0.58). Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Ramybės trintis ant plokštumos
Trintis priešinasi slinkimui. Ant plokštumos blokas stovi vietoje, kol gravitacijos žemyn einantis sandas viršija didžiausiąją ramybės trintį.
Ribinis kampas tenkina tan θ = μ. Žemiau to kampo blokas lieka rimtyje; aukščiau — slysta. Šio eksperimento plokštuma fiksuota 30°; mažink bloko ramybės trinties koeficientą (μs) Savybių skydelyje, kol jis nukris žemiau tan 30° ≈ 0.58, ir rask ribą.
- μₛ = tan θ_critical
- F_friction ≤ μₛ N
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Blokas guli ant fiksuotos 30° plokštumos, laikomas ramybės trinties. Jei sumažinsi trintį tarp bloko ir plokštumos, ar jis pradės slysti — ir kuriuo momentu?
Svarstytini spėjimai
- Galioja dvi taisyklės iš eilės. Blokas laikosi bet kokiems μs ≥ tan(30°) ≈ 0.58, nepriklausomai nuo masės — o vos paleidus, greitį lemia μk, ne μs.
- Blokas slys vis truputį daugiau kiekvieną kartą sumažinus μs, net kai μs vis dar viršija tan(30°) — trintis tiesiog pamažu silpnėja.
- Sunkesniam blokui reikia mažesnio μs, kad pradėtų slysti, nei lengvesniam — masė taip pat veikia ribą.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Bloko masė (kg)
- Ramybės trintis (μs)
- Judėjimo trintis (μk)
Ką tu matauji:
- Gravitacijos jėga išilgai plokštumos (N)
- Greitis po 1 s (m/s)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk Trinties plokštumos eksperimentą. Pastebėk fiksuotą plokštumos pasvirimo kampą (30°) ir ant jos gulintį bloką, šiuo metu laikomą trinties.
- Naudodamas Savybių skydą (arba bendrinamą nuorodą) nustatyk bloko ramybės (μs) ir judėjimo (μk) trinties koeficientus šiam bandymui. Laikyk μk ≤ μs — programa tai primeta, nes paviršius ramybėje negali laikyti silpniau nei slysdamas. Masė lieka fiksuota.
- Paleisk simuliaciją keletą sekundžių ir skaityk bloko greitį iš zondo. Užsirašyk, ar jis liko rimtyje, ar pradėjo slysti.
Valdančioji lygtis
Gravitacijos sandas išilgai plokštumos — F = m·a
F = m·a pritaikius su a = g sin θ duoda bloko svorio dalį, tempiančią jį žemyn šlaitu. Ramybės trintis turi ją atšaukti visą, kad blokas liktų vietoje; blokui slystant, judėjimo trintis atšaukia tik jos dalį.
Judėjimo trinties jėga — f_k = μ_k·m·g·cos θ
Blokui iš tikrųjų slystant, trintis nustoja būti riba ir tampa apibrėžta jėga: f = μk·m·g·cos θ, kur μk yra JUDĖJIMO trinties koeficientas. Ji atimama iš gravitacijos sando išilgai šlaito, tad blokas įgauna pagreitį g(sin θ − μk·cos θ), o ne be trinties g·sin θ. Masė iš to reiškinio iškrenta visiškai — todėl žemiau esančios slydimo eilutės nuo jos nepriklauso.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Kiekvienai eilutei apskaičiuok tan(30°) ir palygink su savo μs reikšme. Ar tas palyginimas prognozuoja, ar blokas lieka rimtyje?
- 1–2 eilutės laikosi; 3–5 slys trimis skirtingais tempais. Paaiškink, kodėl masė iškrenta iš ABIEJŲ — ramybės trinties sąlygos ir slydimo pagreičio — nors šios eilutės naudoja tris skirtingas mases.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Yra du būdai priversti bloką paleisti: sumažinti jo μs, kol kris žemiau tan(30°) ≈ 0.577, arba pastatyti plokštumą, kol kampas peržengs atan(μs) ≈ 35°. Išbandyk abu. Ar tai tikrai ta pati sąlyga, užrašyta dviem būdais?
- Turistinio bato padas ir lygus dėvėtas batas turi labai skirtingus μs ant to paties šlapy tako. Remdamasis šiuo eksperimentu paaiškink, kodėl vienas yra kur kas saugesnis stačiame šlaite už kitą.
- 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
- Sveiki atvykę į trinties plokštumą
- Pasirink bloką
- Spausk Leisti
- Rask ribinę trintį
- Atidaryk duomenis
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →