Mehānika
Bumba uz slīpas plaknes
Vēro, kā bumba paātrinās, ripojot lejup pa slīpumu.
Bumba uz slīpas plaknes — interaktīva Mehānika simulācija. Vēro, kā bumba paātrinās, ripojot lejup pa slīpumu. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Gravitācija gar slīpumu
Uz berzes brīvas slīpas plaknes gravitācija velk bumbu gar nogāzi. Tikai sastādaļa paralēli slīpumam paātrina bumbu.
Gravitācija darbojas tieši uz leju. Uz slīpas virsmas to sadala sastādaļās: viena paralēla slīpumam (rada paātrinājumu) un viena perpendikulāra (līdzsvaro atbalsta reakcija). Tāpēc bumba ripo lejup no pakalna, kaut gravitācija vienmēr rāda uz leju.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (bez berzes)
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Smagāka bumba un vieglāka bumba tiek laistas no miera vienā augstumā uz berzes brīva slīpuma. Kura sasniedz apakšu ātrāk?
Prognozes, ko svērt
- Smagākā bumba sasniedz apakšu ātrāk.
- Abas bumbas sasniedz apakšu ar vienādu ātrumu.
- Vieglākā bumba sasniedz apakšu ātrāk.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Masa (kg)
- Slīpuma leņķis (°)
- Nokrišanas augstums (m)
Ko tu mēri:
- Gravitācijas PE (J)
- Ātrums apakšā (m/s)
Kā izpēte norit
- Atver slīpuma eksperimentu. Ievēro slīpuma leņķi un bumbas masu un tās sākuma augstumu virs slīpuma pamatnes.
- Izmanto Īpašību paneli, lai iestatītu bumbas masu un slīpuma leņķi šim mēģinājumam, un ievēro bumbas vertikālo sākuma augstumu virs slīpuma pamatnes.
- Palaid simulāciju un ieraksti bumbas ātruma rādījumu (zondi) tieši brīdī, kad tā sasniedz slīpuma apakšu.
Noteicošais vienādojums
Gravitācijas potenciālā enerģija — PE = m·g·h
Bumbas augstums virs slīpuma pamatnes uzkrāj gravitācijas PE pirms palaišanas — enerģijas budžets, kas pārvēršas kustībā, tai ripojot lejup.
Kinētiskā enerģija — KE = ½·m·v²
Uz berzes brīva slīpuma visa sākuma PE ir pārvērsta KE, kad bumba sasniedz apakšu — tieši tas nosaka tās galīgo ātrumu.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Katrai rindai izrēķini 1/2 m v^2 ar savu izmērīto apakšas ātrumu. Salīdzini to ar Gravitācijas PE kolonnu. Ko tu ievēro?
- Tavi trīs mēģinājumi izmanto dažādus slīpuma leņķus. Vai tikai leņķa maiņa, pie tā paša sākuma augstuma, maina galīgo ātrumu? Izmanto enerģijas saglabāšanos, lai izskaidrotu, kāpēc jā vai nē.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Tava Gravitācijas PE kolonna atkarīga no masas, bet izmērītais galīgais ātrums nav. Izskaidro, kāpēc smagāka bumba nesasniedz apakšu ātrāk par vieglāku uz berzes brīva slīpuma.
- Īstam slīpumam ir berze, un īstai ritošai bumbai arī jātērē daļa enerģijas griešanās uzsākšanai. Vai tu sagaidītu, ka īstas bumbas galīgais ātrums būs lielāks vai mazāks par tavu berzes brīvo prognozi? Kāpēc?
- 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
- Prognozē: vai masa ir svarīga?
- Maini: dubulto bumbas masu
- Palaid: fiksē divus mēģinājumus
- Lasīt grafiku
- Izskaidro: pārsteidzošais rezultāts
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →