Mehanika
Žoga na klančini
Opazuj, kako žoga pospešuje, ko se kotali po pobočju navzdol.
Žoga na klančini — interaktivna simulacija Mehanika. Opazuj, kako žoga pospešuje, ko se kotali po pobočju navzdol. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Težnost vzdolž klančine
Na klančini brez trenja težnost vleče žogo po pobočju. Pospešuje žogo samo komponenta vzporedna s klančino.
Težnost deluje naravnost navzdol. Na nagnjeni površini jo razcepiš na komponente: ena vzporedna s klančino (povzroča pospešek) in ena pravokotna (uravnotežena s silo podpore). Zato se žoga zakotali s hriba, čeprav težnost vedno kaže navzdol.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (brez trenja)
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Težja in lažja žoga sta spuščeni iz mirovanja z isto višine na klančini brez trenja. Katera doseže dno hitreje?
Predvidevanja za pretehtanje
- Težja žoga doseže dno hitreje.
- Obe žogi dosežeta dno z isto hitrostjo.
- Lažja žoga doseže dno hitreje.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Masa (kg)
- Kot klančine (°)
- Padla višina (m)
Kaj izmeriš:
- Gravitacijska PE (J)
- Hitrost na dnu (m/s)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev Klančina. Zabeleži naklon klančine ter maso žoge in njeno začetno višino nad vznožjem klančine.
- S ploščo Lastnosti nastavi maso žoge in kot klančine za ta poskus ter zabeleži navpično začetno višino žoge nad vznožjem klančine.
- Zaženi simulacijo in zabeleži odčitek hitrosti žoge (sonda), prav ko doseže dno klančine.
Vodilna enačba
Gravitacijska potencialna energija — PE = m·g·h
Višina žoge nad vznožjem klančine shranjuje gravitacijsko PE pred izpustom — energetski proračun, ki se pretvori v gibanje, ko se kotali navzdol.
Kinetična energija — KE = ½·m·v²
Na klančini brez trenja se vsa začetna PE pretvori v KE, ko žoga doseže dno — in to določa njeno končno hitrost.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za vsako vrstico izračunaj 1/2 m v^2 z izmerjeno hitrostjo na dnu. Primerjaj s stolpcem Gravitacijska PE. Kaj opaziš?
- Tvoji trije poskusi uporabljajo različne kote klančine. Ali sprememba kota sama, pri isti začetni višini, spremeni končno hitrost? Z ohranitvijo energije razloži zakaj da ali ne.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Tvoj stolpec Gravitacijska PE je odvisen od mase, izmerjena končna hitrost pa ni. Razloži, zakaj težja žoga na klančini brez trenja ne doseže dna hitreje kot lažja.
- Prava klančina ima nekaj trenja, prava kotalna žoga pa mora del energije porabiti tudi za zavrtitev. Bi pričakoval, da je končna hitrost prave žoge višja ali nižja od tvoje napovedi brez trenja? Zakaj?
- 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
- Predvidi: ali masa igra vlogo?
- Spremeni: podvoji maso žoge
- Zaženi: zajemi dva poskusa
- Preberi graf
- Razloži: presenetljiv rezultat
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →