Bola em uma rampa: energia em uma inclinação sem atrito

1 · Prever

Uma bola mais pesada e uma bola mais leve são soltas do repouso na mesma altura em uma rampa sem atrito. Qual deles chega ao fundo mais rápido?

• A bola mais pesada chega mais rápido ao fundo.
• Ambas as bolas chegam ao fundo na mesma velocidade.
• A bola mais leve chega mais rápido ao fundo.

2 · Preparar

1. Abra a predefinição Incline. Observe o ângulo de inclinação da rampa e a massa da bola e sua altura inicial acima da base da rampa.
2. Use o Inspetor para definir a massa da bola e o ângulo da rampa para esta tentativa e observe a altura inicial vertical da bola acima da base da rampa.
3. Execute a simulação e registre a leitura da velocidade da bola (sonda) assim que ela chegar ao fundo da rampa.

3 · Coletar Dados

Faça um gráfico da velocidade na parte inferior (eixo y) em relação à altura inicial (eixo x) para suas três tentativas. O relacionamento é uma linha reta?

4 · Analisar

1. Para cada linha, calcule 1/2 m v^2 usando sua velocidade inferior medida. Compare-o com a coluna PE Gravitacional. O que você percebe?
2. Suas três tentativas usam ângulos de rampa diferentes. Mudar apenas o ângulo, com a mesma altura inicial, altera a velocidade final? Use a conservação de energia para explicar por que ou por que não.

5 · Aprofundar

1. Sua coluna PE Gravitacional depende da massa, mas a velocidade final medida não. Explique por que uma bola mais pesada não chega ao fundo mais rápido do que uma bola mais leve em uma rampa sem atrito.
2. Uma rampa real tem algum atrito, e uma bola que rola de verdade também precisa gastar parte de sua energia girando enquanto rola. Você esperaria que a velocidade final de uma bola real fosse maior ou menor do que sua previsão sem atrito? Por que?

A física por trás deste experimento

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