พื้นเอียงกับภาระ ความเร่งบนระนาบเอียง
1 · ทำนาย
ถ้าปล่อยภาระจากหยุดนิ่งแล้วทำพื้นเอียงให้ชันขึ้น อัตราเร็วของมันหลังเวลาเท่ากันเป็นอย่างไร
- มันเร่งเร็วขึ้น — พื้นเอียงชันกว่าให้ความเร่งมากกว่า
- มันไปถึงอัตราเร็วเดียวกัน — มุมไม่กระทบการเร่ง
- มันเร่งช้าลง — พื้นเอียงชันกว่าให้ความเร่งน้อยกว่า
2 · จัดเตรียม
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ Ramp & Load ในแซนด์บ็อกซ์กลศาสตร์
- เลือกพื้นเอียงแล้วใช้แผงคุณสมบัติตั้งมุมเอียงของรอบนี้
- ปล่อยภาระจากหยุดนิ่งที่ด้านบนแล้วอ่านอัตราเร็วจากโพรบหลังเวลาที่ระบุ
3 · เก็บข้อมูล
| มุมพื้นเอียง (deg) | มวลภาระ (kg) | เวลาที่ผ่านไป (s) | ความเร็ว (m/s) | พลังงานจลน์ (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
พล็อตอัตราเร็ว (แกน y) กับมุมพื้นเอียง (แกน x) ของรอบ 1 s คงที่ เป็นเส้นตรงหรือไม่
4 · วิเคราะห์
- ใช้ v = g sin θ · t คำนวณความเร็วที่คาดหวังของแต่ละแถว แล้วเปรียบเทียบกับค่าที่อ่านจากโพรบ
- มวลของภาระคงที่ 3 kg ตลอดสามรอบขณะมุมเปลี่ยน นั่นบอกอะไรเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับความเร่งบนพื้นเอียงไร้แรงเสียดทาน
5 · ต่อยอด
- ภาระมวลต่างกันสองก้อนปล่อยจากมุมเดียวกันพร้อมกัน ก้อนใดถึงก้นก่อน ใช้ข้อมูลของคุณสนับสนุนคำตอบ
- ทางลาดจริงมีแรงเสียดทาน ถ้าทางลาดนี้ไม่ไร้แรงเสียดทาน ความเร็วที่วัดได้จะสูงหรือต่ำกว่าค่าทำนาย v = g sin θ · t และเพราะเหตุใด
ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้
พลังงานจลน์
พลังงานจลน์ของภาระเพิ่มตามกำลังสองอัตราเร็วขณะเร่งลงพื้นเอียง — เพิ่มอัตราเร็วสองเท่า KE เพิ่มสี่เท่า
พลังงานศักย์โน้มถ่วง
บนพื้นเอียงไร้แรงเสียดทาน พลังงานศักย์โน้มถ่วงที่ภาระเสียขณะเลื่อนลงเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ที่ได้ทั้งหมด — ไม่มีส่วนสูญเป็นความร้อน