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?

2 · Oppsett

  1. Åpne Rampe-og-last-forhåndsinnstillingen i mekanikk-sandkassen.
  2. Velg rampen og bruk Egenskaper-panelet til å sette helningsvinkelen dens for dette forsøket.
  3. 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)
10.003.001.00
20.003.001.00
30.003.001.00

Plott fart (y-akse) mot rampenvinkel (x-akse) for de faste 1 s-forsøkene. Er sammenhengen en rett linje?

4 · Analyser

  1. Med v = g sin θ · t, beregn den forventede farten for hver rad og sammenlign den med det du avleste fra sonden.
  2. 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

  1. To laster med forskjellig masse slippes fra samme vinkel samtidig. Hvilken av dem når bunnen først? Bruk dataene dine til å begrunne svaret ditt.
  2. 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.

← Tilbake til eksperimentet

Mekanikk

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark