Mechanika
Rutulys ant nuožulniosios plokštumos
Stebėk, kaip rutulys įsibėgėja riedėdamas žemyn šlaitu.
Rutulys ant nuožulniosios plokštumos — interaktyvi Mechanika simuliacija. Stebėk, kaip rutulys įsibėgėja riedėdamas žemyn šlaitu. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Gravitacija išilgai plokštumos
Ant be trinties nuožulniosios plokštumos gravitacija traukia rutulį išilgai šlaito. Tik jos lygiagretus sandas suteikia rutuliui pagreitį.
Gravitacija veikia tiesiai žemyn. Ant pasvirusio paviršiaus ją išskaidai į sandus: vieną lygiagretų plokštumai (kuriantį pagreitį) ir vieną statmeną (subalansuotą atraminės jėgos). Todėl rutulys rieda žemyn nuo kalno, nors gravitacija visada rodo žemyn.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (be trinties)
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
Sunkesnis ir lengvesnis rutuliai paleidžiami iš rimties tuo pačiu aukščiu ant plokštumos be trinties. Kuris greičiau pasiekia apačią?
Svarstytini spėjimai
- Sunkesnis rutulys pasiekia apačią greičiau.
- Abu rutuliai pasiekia apačią tuo pačiu greičiu.
- Lengvesnis rutulys pasiekia apačią greičiau.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Masė (kg)
- Plokštumos kampas (°)
- Nukritimo aukštis (m)
Ką tu matauji:
- Gravitacinė PE (J)
- Greitis apačioje (m/s)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk Nuožulniosios plokštumos eksperimentą. Pastebėk plokštumos pasvirimo kampą bei rutulio masę ir jo pradinį aukštį virš plokštumos pagrindo.
- Naudodamas Savybių skydą nustatyk rutulio masę ir plokštumos kampą šiam bandymui bei pastebėk rutulio vertikalųjį pradinį aukštį virš plokštumos pagrindo.
- Paleisk simuliaciją ir užsirašyk rutulio greičio rodmenį (zondą) vos jam pasiekus plokštumos apačią.
Valdančioji lygtis
Gravitacinė potencinė energija — PE = m·g·h
Rutulio aukštis virš plokštumos pagrindo kaupia gravitacinę PE prieš paleidimą — energijos biudžetas,virtantis judesiu jam riedant žemyn.
Kinetinė energija — KE = ½·m·v²
Ant plokštumos be trinties visa pradinė PE būna pavirtusi KE, kai rutulys pasiekia apačią — būtent tai fiksuoja jo galutinį greitį.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Kiekvienai eilutei apskaičiuok 1/2 m v^2 naudodamas išmatuotą apačios greitį. Palygink su Gravitacinės PE stulpeliu. Ką pastebi?
- Tavo trys bandymai naudoja skirtingus plokštumos kampus. Ar vien tik kampo keitimas, esant tam pačiam pradiniam aukščiui, keičia galutinį greitį? Naudodamas energijos tvermę paaiškink kodėl taip arba ne.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Tavo Gravitacinės PE stulpelis priklauso nuo masės, bet išmatuotas galutinis greitis — ne. Paaiškink, kodėl sunkesnis rutulys nėra greitesnis apačioje už lengvesnį ant plokštumos be trinties.
- Realioji plokštuma turi trinties, o realus riedantis rutulys dar turi išleisti dalį energijos sukimuisi. Ar tikėtumeisi, kad realaus rutulio galutinis greitis bus didesnis ar mažesnis už tavo be trinties prognozę? Kodėl?
- 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
- Spėk: ar masė svarbi?
- Keisk: padvigubink rutulio masę
- Vykdyk: užfiksuok du bandymus
- Skaityk grafiką
- Paaiškink: stebuklingas rezultatas
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →