Mechanika
Lopta na naklonenej rovine
Sleduj, ako sa lopta zrýchľuje, keď sa kotúľa nadol po svahu.
Lopta na naklonenej rovine — interaktívna simulácia Mechanika. Sleduj, ako sa lopta zrýchľuje, keď sa kotúľa nadol po svahu. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Gravitácia pozdĺž rampy
Na naklonenej rovine bez trenia gravitácia ťahá loptu po svahu. Iba zložka rovnobežná s rampou loptu zrýchľuje.
Gravitácia pôsobí rovno nadol. Na šikmom povrchu ju rozložíš na zložky: jedna rovnobežná s rampou (spôsobuje zrýchlenie) a jedna kolmá (vyrovnaná normálovou silou). Preto sa lopta kotúľa dole z kopca, hoci gravitácia vždy mieri nadol.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (bez trenia)
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Ťažšia a ľahšia lopta sú pustené z pokoja z rovnakej výšky na rampe bez trenia. Ktorá dosiahne spodok rýchlejšie?
Predikcie na zváženie
- Ťažšia lopta dosiahne spodok rýchlejšie.
- Obidve lopty dosiahnu spodok rovnakou rýchlosťou.
- Ľahšia lopta dosiahne spodok rýchlejšie.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Hmotnosť (kg)
- Uhol rampy (°)
- Prekonaná výška (m)
Čo meriaš:
- Gravitačná PE (J)
- Rýchlosť pri spodku (m/s)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Naklonená rovina. Poznamenaj uhol sklonu rampy, hmotnosť lopty a jej štartovaciu výšku nad základňou rampy.
- Použi panel Vlastnosti na nastavenie hmotnosti lopty a uhla rampy pre tento pokus a poznamenaj zvislú štartovaciu výšku lopty nad základňou rampy.
- Spusti simuláciu a zaznamenaj odčítanie rýchlosti lopty (sonda) presne v momente, keď dosiahne spodok rampy.
Riadiaca rovnica
Gravitačná potenciálna energia — PE = m·g·h
Výška lopty nad základňou rampy ukladá gravitačnú PE pred pustením — energetický rozpočet, ktorý sa mení na pohyb, keď sa kotúľa dole.
Kinetická energia — KE = ½·m·v²
Na rampe bez trenia sa všetka štartovacia PE premení na KE v momente, keď lopta dosiahne spodok — a to fixuje jej konečnú rýchlosť.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre každý riadok vypočítaj 1/2 m v^2 pomocou nameranej rýchlosti pri spodku. Porovnaj so stĺpcom Gravitačná PE. Čo si všimneš?
- Tvoje tri pokusy používajú rôzne uhly rampy. Mení samotná zmena uhla pri rovnakej štartovacej výške konečnú rýchlosť? Použi zachovanie energie na vysvetlenie, prečo áno alebo nie.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Tvoj stĺpec Gravitačná PE závisí na hmotnosti, ale nameraná konečná rýchlosť nie. Vysvetli, prečo ťažšia lopta nedosiahne spodok rýchlejšie než ľahšia na rampe bez trenia.
- Skutočná rampa má trochu trenia a skutočná kotúľajúca sa lopta musí časť energie minúť aj na roztočenie pri kotúľaní. Očakával by si, že konečná rýchlosť skutočnej lopty bude vyššia alebo nižšia než tvoja predikcia bez trenia? Prečo?
- 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
- Predikuj: záleží na hmotnosti?
- Zmeň: zdvojnásob hmotnosť lopty
- Spusti: zachyť dva pokusy
- Prečítaj graf
- Vysvetli: prekvapivý výsledok
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →