Mekanikk
Kule på skråplan
Se kulen øke farten når den ruller nedover bakken.
Kule på skråplan — interaktiv Mekanikk-simulering. Se kulen øke farten når den ruller nedover bakken. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Tyngdekraft langs en rampe
På et friksjonsfritt skråplan trekker tyngdekraften kulen langs bakken. Bare komponenten parallell med rampen akselererer kulen.
Tyngdekraften virker rett ned. På en hellende flate deler du den opp i komponenter: én parallell med rampen (som forårsaker akselerasjon) og én vinkelrett (balansert av normalkraften). Det er derfor en kule ruller nedover en ås selv om tyngdekraften alltid peker nedover.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (friksjonsfri)
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
En tyngre kule og en lettere kule slippes hver fra hvile ved samme høyde på en friksjonsfri rampe. Hvilken av dem når bunnen raskere?
Prediksjoner å veie
- Den tyngre kulen når bunnen raskere.
- Begge kulene når bunnen med samme fart.
- Den lettere kulen når bunnen raskere.
Variabelroller
Hva du setter:
- Masse (kg)
- Rampenvinkel (°)
- Fallhøyde (m)
Hva du måler:
- Gravitasjonell PE (J)
- Fart ved bunnen (m/s)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne Skråplan-forhåndsinnstillingen. Noter rampens helningsvinkel og kulens masse og startshøyde over rampens basis.
- Bruk Egenskaper-panelet til å sette kulens masse og rampens vinkel for dette forsøket, og noter kulens vertikale starthøyde over rampens basis.
- Kjør simuleringen og registrer kulens fartavlesning (sonde) idet den når bunnen av rampen.
Styrende likning
Gravitasjonell potensiell energi — PE = m·g·h
Kulens høyde over rampens basis lagrer gravitasjonell PE før utløsningen — energibudsjettet som omformes til bevegelse etter hvert som den ruller ned.
Kinetisk energi — KE = ½·m·v²
På en friksjonsfri rampe er all start-PE omformet til KE i det øyeblikket kulen når bunnen, og det er dette som fastsetter sluttfarten dens.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For hver rad, beregn 1/2 m v^2 med din målte bunmfart. Sammenlign den med kolonnen for gravitasjonell PE. Hva legger du merke til?
- Dine tre forsøk bruker forskjellige rampenvinkler. Endrer endring av vinkelen alene, med samme starthøyde, sluttfarten? Bruk energibevaring til å forklare hvorfor eller hvorfor ikke.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Kolonnen din for gravitasjonell PE avhenger av massen, men den målte sluttfarten gjør ikke det. Forklar hvorfor en tyngre kule ikke når bunnen raskere enn en lettere på en friksjonsfri rampe.
- En ekte rampe har litt friksjon, og en ekte rullende kule må også bruke noe av energien sin på å sette i spinn mens den ruller. Ville du forventet at en ekte kules sluttfart var høyere eller lavere enn din friksjonsfrie prediksjon? Hvorfor?
- 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
- Prediker: betyr masse noe?
- Endre: dobbel kulens masse
- Kjør: registrer to forsøk
- Les grafen
- Forklar: det overraskende resultatet
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.