Rampa ve Yük: Eğimde Hızlanma
1 · Tahmin Et
Yükü hareketsiz durumdan kurtarırsanız ve rampanın açısını dikleştirirseniz, aynı süre sonunda hızına ne olur?
- Daha hızlı hızlanır; daha dik bir rampa daha büyük bir hızlanma sağlar.
- Aynı hıza ulaşır; açı, ne kadar hızlanacağını etkilemez.
- Daha yavaş hızlanır; daha dik bir rampa daha küçük bir hızlanma sağlar.
2 · Kurulum
- Mekanik korumalı alanda Rampa ve Yükleme ön ayarını açın.
- Rampayı seçin ve bu deneme için eğim açısını ayarlamak üzere Denetçiyi kullanın.
- Yükü üst kısımdan serbest bırakın ve listelenen geçen sürenin ardından hızını probtan okuyun.
3 · Veri Toplayın
| Rampa açısı (deg) | Yük kütlesi (kg) | Geçen süre (s) | Hız (m/s) | Kinetik enerji (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
Sabit 1 saniyelik denemeler için hızı (y ekseni) rampa açısına (x ekseni) göre çizin. İlişki düz bir çizgi mi?
4 · Analiz et
- v = g sin θ · t'yi kullanarak her satır için beklenen hızı hesaplayın ve bunu probtan okuduğunuzla karşılaştırın.
- Yükün kütlesi, açı değişirken üç denemenin tamamında 3 kg'da sabit kalıyor. Bu size sürtünmesiz bir rampada kütle ve ivme arasındaki ilişki hakkında ne anlatıyor?
5 · Uzat
- Farklı kütlelere sahip iki yük aynı anda aynı açıdan serbest bırakılıyor. Hangisi önce dibe ulaşır? Cevabınızı doğrulamak için verilerinizi kullanın.
- Gerçek rampalarda sürtünme vardır. Bu rampa sürtünmesiz olmasaydı, ölçülen hız v = g sin θ · t tahmininizden daha yüksek mi yoksa daha düşük mü olurdu ve neden?
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Kinetik Enerji
Yükün kinetik enerjisi, rampa aşağı doğru hızlandıkça hızının karesiyle birlikte artar; hızın iki katına çıkması KE'yi dört katına çıkarır.
Yerçekimi Potansiyel Enerjisi
Sürtünmesiz bir rampada, yükün alçalırken kaybettiği yerçekimsel PE tamamen kazandığı kinetik enerjiye dönüşür; ısı nedeniyle hiçbir şey kaybolmaz.