Mekanik
Boll på lutande plan
Se bollen öka farten när den rullar nedför sluttningen.
Boll på lutande plan — interaktiv Mekanik-simulering. Se bollen öka farten när den rullar nedför sluttningen. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Gravitation längs en ramp
På ett friktionsfritt lutande plan drar gravitationen bollen längs sluttningen. Endast komposanten parallell med rampen accelererar bollen.
Gravitationen verkar rakt nedåt. På ett lutande plan delar du upp den i komposanter: en parallell med rampen (orsakar acceleration) och en vinkelrät (balanserad av normalkraften). Därför rullar en boll ner för en backe fastän gravitationen alltid pekar nedåt.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (friktionsfritt)
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En tyngre boll och en lättare boll släpps var för sig från vila på samma höjd på en friktionsfri ramp. Vilken når bottnen först?
Förutsägelser att väga
- Den tyngre bollen når bottnen först.
- Båda bollarna når bottnen med samma fart.
- Den lättare bollen når bottnen först.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Massa (kg)
- Rampvinkel (°)
- Fallhöjd (m)
Det du mäter:
- Gravitationell PE (J)
- Fart vid bottnen (m/s)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Lutande plan. Notera rampens lutningsvinkel samt bollens massa och dess starthöjd över rampens bas.
- Använd panelen Egenskaper för att ställa in bollens massa och rampens vinkel för detta försök, och notera bollens vertikala starthöjd över rampens bas.
- Kör simuleringen och notera bollens fartavläsning (prob) precis när den når rampens botten.
Styrande ekvation
Gravitationell potentiell energi — PE = m·g·h
Bollens höjd över rampens bas lagrar lägesenergi (PE) före släppet — energibudgeten som omvandlas till rörelse när bollen rullar ned.
Kinetisk energi — KE = ½·m·v²
På en friktionsfri ramp har hela startens lägesenergi (PE) omvandlats till rörelseenergi (KE) när bollen når bottnen, och det är det som bestämmer dess slutfart.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna 1/2 m v^2 för varje rad med din uppmätta fart vid bottnen. Jämför med kolumnen för lägesenergi (PE). Vad lägger du märke till?
- Dina tre försök använder olika rampvinklar. Ändrar enbart vinkeln, vid samma starthöjd, slutfarten? Använd energibevarande för att förklara varför eller varför inte.
Var det här syns utanför labbet
- Din kolumn för lägesenergi (PE) beror på massan, men den uppmätta slutfarten gör inte det. Förklara varför en tyngre boll inte når bottnen snabbare än en lättare på en friktionsfri ramp.
- En verklig ramp har lite friktion, och en verkligt rullande boll måste också lägga en del av sin energi på att börja rotera när den rullar. Skulle du förvänta dig att en verklig bolls slutfart blir högre eller lägre än din friktionsfria förutsägelse? Varför?
- 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
- Förutsäg: spelar massan roll?
- Ändra: fördubbla bollens massa
- Kör: fånga två försök
- Läs av grafen
- Förklara: det överraskande resultatet
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.