Rampă și sarcină: accelerație pe un plan înclinat
1 · Prezice
Dacă eliberezi sarcina de pe loc și faci unghiul rampei mai abrupt, ce se întâmplă cu viteza ei după aceeași cantitate de timp?
- Accelerează mai repede — o rampă mai abruptă dă o accelerație mai mare.
- Atinge aceeași viteză — unghiul nu afectează cât de repede accelerează.
- Accelerează mai încet — o rampă mai abruptă dă o accelerație mai mică.
2 · Montaj
- Deschide presetarea Rampă și sarcină în sandbox-ul de mecanică.
- Selectează rampa și folosește panoul Proprietăți pentru a-i seta unghiul de înclinare pentru această încercare.
- Eliberează sarcina din repaus în vârf și citește-i viteza de pe sondă după timpul scurs listat.
3 · Colectează date
| Unghiul rampei (deg) | Masa sarcinii (kg) | Timp scurs (s) | Viteză (m/s) | Energie cinetică (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
Plotează viteza (axa y) în funcție de unghiul rampei (axa x) pentru încercările fixe de 1 s. Relația este o dreaptă?
4 · Analizează
- Folosind v = g sin θ · t, calculează viteza așteptată pentru fiecare rând și compar-o cu ce ai citit de pe sondă.
- Masa sarcinii rămâne fixă la 3 kg în toate cele trei încercări, în timp ce unghiul se schimbă. Ce îți spune asta despre relația dintre masă și accelerație pe o rampă fără frecare?
5 · Extinde
- Două sarcini de mase diferite sunt eliberate de la același unghi, simultan. Care ajunge prima la bază? Folosește-ți datele pentru a-ți justifica răspunsul.
- Rampele reale au frecare. Dacă această rampă n-ar fi fără frecare, viteza măsurată ar fi mai mare sau mai mică decât predicția ta v = g sin θ · t, și de ce?
Fizica din spatele acestui experiment
Energie cinetică
Energia cinetică a sarcinii crește cu pătratul vitezei pe măsură ce accelerează în josul rampei — dublarea vitezei pătrupește EC.
Energie potențială gravitațională
Pe o rampă fără frecare, EP gravitațională pierdută de sarcină pe măsură ce coboară se transformă integral în energia cinetică câștigată — nimic nu se pierde în căldură.
Mecanică
- Mișcarea proiectilului și energia cinetică
- Bilă pe rampă: energie pe un plan înclinat fără frecare
- Bloc pe rampă cu frecare: aflarea pragului de frecare statică
- Viteza terminală: cădere prin rezistența aerului
- Laboratorul de forțe: a doua lege a lui Newton
- Forțe opuse: a doua lege a lui Newton și impulsul
- Bila care sare: pierdere de energie la impact
- Ciocniri elastice și conservarea impulsului
- Ciocnire inelastică și conservarea impulsului
- Leagănul lui Newton: transfer de impuls și energie
- Pendul simplu
- Masă pe arc: mișcare armonică simplă