Mekanik
Tanjakan geseran
Tonton blok kekal pegun -- kemudian turunkan geseran statiknya (μs) sehingga ia meluncur melepasi ambang (μs = tan 30° ≈ 0.58).
Tanjakan geseran — simulasi Mekanik interaktif. Tonton blok kekal pegun -- kemudian turunkan geseran statiknya (μs) sehingga ia meluncur melepasi ambang (μs = tan 30° ≈ 0.58). Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Geseran statik di atas tanjakan
Geseran menentang peluncuran. Di atas tanjakan, blok kekal pegun sehingga komponen menuruni bukit graviti melebihi geseran statik maksimum.
Sudut genting memenuhi tan θ = μ. Di bawah sudut itu blok kekal rehat; di atasnya blok meluncur. Tanjakan praset ini tetap pada 30°; turunkan pekali geseran statik blok (μs) dalam panel Sifat sehingga ia jatuh di bawah tan 30° ≈ 0.58 dan cari ambangnya.
- μₛ = tan θ_critical
- F_friction ≤ μₛ N
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Satu blok duduk di atas tanjakan tetap 30°, buat masa ini ditahan di tempat oleh geseran statik. Jika anda menurunkan geseran antara blok dan tanjakan, adakah ia mula meluncur -- dan pada titik yang mana?
Ramalan untuk ditimbang
- Dua peraturan terpakai mengikut turutan. Blok itu bertahan untuk sebarang μs ≥ tan(30°) ≈ 0.58, tanpa mengira jisim -- dan setelah ia lepas, μk, bukan μs, yang menetapkan betapa pantas ia memecut.
- Blok itu akan tergelincir sedikit lagi setiap kali anda menurunkan μs, walaupun μs masih di atas tan(30°) -- geseran hanya menjadi lemah secara beransur.
- Blok lebih berat memerlukan μs lebih rendah untuk mula meluncur berbanding yang lebih ringan -- jisim juga menjejaskan ambang.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Jisim Blok (kg)
- Geseran Statik (μs)
- Geseran Kinetik (μk)
Apa yang anda ukur:
- Daya Graviti Sepanjang Tanjakan (N)
- Laju Selepas 1 s (m/s)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset Tanjakan Geseran. Perhatikan sudut kecengan tetap tanjakan (30°) dan blok yang duduk di atasnya, buat masa ini dipegang statik oleh geseran.
- Gunakan panel Sifat (atau pautan kongsi) untuk menetapkan pekali geseran statik (μs) dan kinetik (μk) blok bagi percubaan ini. Kekalkan μk ≤ μs -- aplikasi menguatkuasakannya, kerana satu permukaan tidak boleh mencengkam kurang ketika rehat berbanding ketika meluncur. Jisim kekal tetap.
- Jalankan simulasi selama beberapa saat dan baca laju blok daripada prob. Rekodkan sama ada ia kekal rehat atau mula meluncur.
Persamaan pengawal
Komponen Graviti Sepanjang Satah Condong — F = m·a
F = m·a digunakan dengan a = g sin θ memberikan sebahagian berat blok yang menariknya menuruni cerun. Geseran statik mesti membatalkannya sepenuhnya supaya blok kekal pegun; setelah blok meluncur, geseran kinetik hanya membatalkan sebahagiannya.
Daya Geseran Kinetik — f_k = μ_k·m·g·cos θ
Setelah blok benar-benar meluncur, geseran berhenti menjadi ambang dan menjadi daya pasti: f = μk·m·g·cos θ, dengan μk pekali geseran KINETIK. Ia ditolak daripada komponen graviti sepanjang cerun, jadi blok memecut pada g(sin θ − μk·cos θ) dan bukannya g·sin θ tanpa geseran. Jisim tersingkir sepenuhnya daripada ungkapan itu, sebab itulah baris meluncuran di bawah tidak bergantung padanya.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi setiap baris, kira tan(30°) dan bandingkan dengan nilai μs anda. Adakah perbandingan itu meramalkan sama ada blok kekal rehat?
- Baris 1–2 kekal pegun; baris 3–5 meluncur, pada tiga kadar berbeza. Terangkan mengapa jisim tersingkir daripada KEDUA-DUANYA syarat geseran-statik dan pecutan meluncuran, walaupun baris ini menggunakan tiga jisim berbeza.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Ada dua cara membuat blok itu melepaskan diri: turunkan μs sehingga ia jatuh di bawah tan(30°) ≈ 0.577, atau curamkan tanjakan sehingga sudut melepasi atan(μs) ≈ 35°. Cuba kedua-duanya. Adakah ia benar-benar syarat yang sama ditulis dua cara?
- Tapak but pendakian dan kasut kulit licin mempunyai nilai μs sangat berbeza di atas denai basah yang sama. Terangkan, dari segi eksperimen ini, mengapa yang satu jauh lebih selamat di cerun curam daripada yang satu lagi.
- 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
- Selamat datang ke Tanjakan Geseran
- Pilih blok itu
- Tekan Main
- Cari geseran genting
- Buka data
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.