Rampa a bremeno: zrýchlenie na naklonenej rovine
1 · Predikuj
Ak pustíš bremeno z pokoja a spevníš uhol rampy, čo sa stane s jeho rýchlosťou po rovnakom čase?
- Zrýchli rýchlejšie — strmašia rampa dáva väčšie zrýchlenie.
- Dosiahne rovnakú rýchlosť — uhol neovplyvňuje, ako rýchlo sa zrýchľuje.
- Zrýchli pomalšie — strmašia rampa dáva menšie zrýchlenie.
2 · Priprav
- Otvor predvolbu Rampa a bremeno v mechanickom sandboxe.
- Vyber rampu a použi panel Vlastnosti na nastavenie jej uhlu sklonu pre tento pokus.
- Pusti bremeno z pokoja na vrchu a prečítaj jeho rýchlosť zo sondy po uvedenom uplynutom čase.
3 · Zbieraj údaje
| Uhol rampy (deg) | Hmotnosť bremena (kg) | Uplynulý čas (s) | Rýchlosť (m/s) | Kinetická energia (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
Zaznamenaj rýchlosť (os y) verzus uhol rampy (os x) pre pevné 1 s pokusy. Je závislosť priamka?
4 · Analyzuj
- Pomocou v = g sin θ · t vypočítaj očakávanú rýchlosť pre každý riadok a porovnaj s tým, čo si prečítal zo sondy.
- Hmotnosť bremena zostáva pevná na 3 kg cez všetky tri pokusy, kým sa uhol mení. Čo ti to hovorí o vzťahu medzi hmotnosťou a zrýchlením na rampe bez trenia?
5 · Rozšír
- Dve bremená rôznej hmotnosti sú pustené z rovnakého uhla v rovnakom čase. Ktoré dosiahne spodok prvé? Použi svoje údaje na odôvodnenie odpovede.
- Skutočné rampy majú trenie. Keby táto rampa nebola beztreňová, bola by nameraná rýchlosť vyššia alebo nižšia než tvoja predikcia v = g sin θ · t a prečo?
Fyzika za týmto experimentom
Kinetická energia
Kinetická energia bremena rastie s druhou mocninou jeho rýchlosti, keď sa zrýchľuje po rampe nadol — zdvojnásobenie rýchlosti štvornásobí KE.
Gravitačná potenciálna energia
Na rampe bez trenia sa gravitačná PE, ktorú bremeno stratí pri zostupe, mení celá na kinetickú energiu, ktorú získa — nič sa nestratí na teplo.
Mechanika
- Šikmý vrh a kinetická energia
- Lopta na rampe: energia na naklonenej rovine bez trenia
- Blok na rampe s trením: hľadanie prahu statického trenia
- Medzná rýchlosť: padanie s odporom
- Laboratórium síl: druhý Newtonov zákon
- Protichodné sily: druhý Newtonov zákon a hybnosť
- Skákajúca lopta: strata energie pri náraze
- Pružné zrážky a zachovanie hybnosti
- Nepružná zrážka a zachovanie hybnosti
- Newtonovo kyvadlo: prenos hybnosti a energie
- Jednoduché kyvadlo
- Teleso na pružine: harmonické kmitanie