Rampe og last: akselerasjon på et skråplan
1 · Prediker
Hvis du slipper lasten fra hvile og brattere rampens vinkel, hva skjer med farten dens etter samme tid?
- Den øker farten raskere — en brattere rampe gir større akselerasjon.
- Den når samme fart — vinkelen påvirker ikke hvor raskt den akselererer.
- Den øker farten saktere — en brattere rampe gir mindre akselerasjon.
2 · Oppsett
- Åpne Rampe-og-last-forhåndsinnstillingen i mekanikk-sandkassen.
- Velg rampen og bruk Egenskaper-panelet til å sette helningsvinkelen dens for dette forsøket.
- Slipp lasten fra hvile på toppen og avles farten dens fra sonden etter den oppgitte forløpte tiden.
3 · Samle inn data
| Rampenvinkel (deg) | Lastemasse (kg) | Forløpt tid (s) | Fart (m/s) | Kinetisk energi (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
Plott fart (y-akse) mot rampenvinkel (x-akse) for de faste 1 s-forsøkene. Er sammenhengen en rett linje?
4 · Analyser
- Med v = g sin θ · t, beregn den forventede farten for hver rad og sammenlign den med det du avleste fra sonden.
- Lastens masse forblir fast på 3 kg på tvers av alle tre forsøkene, mens vinkelen endres. Hva forteller det deg om sammenhengen mellom masse og akselerasjon på en friksjonsfri rampe?
5 · Utvid
- To laster med forskjellig masse slippes fra samme vinkel samtidig. Hvilken av dem når bunnen først? Bruk dataene dine til å begrunne svaret ditt.
- Ekte ramper har friksjon. Hvis denne rampen ikke var friksjonsfri, ville den målte farten være høyere eller lavere enn din v = g sin θ · t-prediksjon, og hvorfor?
Fysikken bak dette eksperimentet
Kinetisk energi
Lastens kinetiske energi vokser med kvadratet av farten dens etter hvert som den akselererer nedover rampen — å doble farten firdobler KE.
Gravitasjonell potensiell energi
På en friksjonsfri rampe omformes den gravitasjonelle PE-en lasten mister mens den synker, fullt ut til den kinetiske energien den vinner — ingenting tapes til varme.
Mekanikk
- Prosjektilbevegelse og kinetisk energi
- Kule på rampe: energi på et friksjonsfritt skråplan
- Blokk på friksjonsrampe: å finne terskelen for statisk friksjon
- Sluttfart: å falle gjennom luftmotstand
- Kraftlab: Newtons andre lov
- Motvirkende krefter: Newtons andre lov og bevegelsesmengde
- Sprettende ball: energitap ved treff
- Elastiske kollisjoner og bevarelse av bevegelsesmengde
- Uelastisk kollisjon og bevarelse av bevegelsesmengde
- Newtons vugge: overføring av bevegelsesmengde og energi
- Enkel pendel
- Masse på fjær: enkel harmonisk svingning