Žoga na klančini: energija na klančini brez trenja
1 · Predvidi
Težja in lažja žoga sta spuščeni iz mirovanja z isto višine na klančini brez trenja. Katera doseže dno hitreje?
- Težja žoga doseže dno hitreje.
- Obe žogi dosežeta dno z isto hitrostjo.
- Lažja žoga doseže dno hitreje.
2 · Pripravi
- 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.
3 · Zberi podatke
| Masa (kg) | Kot klančine (°) | Padla višina (m) | Gravitacijska PE (J) | Hitrost na dnu (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 15.00 | 0.30 | ||
| 1.50 | 25.00 | 0.50 | ||
| 2.00 | 35.00 | 0.70 |
Nariši hitrost na dnu (os y) proti začetni višini (os x) za svoje tri poskuse. Je razmerje premica?
4 · Analiziraj
- 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.
5 · Razširi
- 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?
Fizika za tem poskusom
Gravitacijska potencialna energija
Višina žoge nad vznožjem klančine shranjuje gravitacijsko PE pred izpustom — energetski proračun, ki se pretvori v gibanje, ko se kotali navzdol.
Kinetična energija
Na klančini brez trenja se vsa začetna PE pretvori v KE, ko žoga doseže dno — in to določa njeno končno hitrost.
Mehanika
- Met telesa in kinetična energija
- Blok na klančini s trenjem: iskanje praga trenja mirovanja
- Končna hitrost: padanje skozi upor
- Laboratorij sil: Newtonov drugi zakon
- Nasprotne sile: Newtonov drugi zakon in gibalna količina
- Poskakujoča žoga: izguba energije ob udarcu
- Prožni trki in ohranitev gibalne količine
- Neprožni trk in ohranitev gibalne količine
- Newtonovo nihalo: prenos gibalne količine in energije
- Preprosto nihalo
- Masa na vzmeti: preprosto harmonično gibanje
- Enakomerno kroženje in centripetalna sila