Механіка
Вантаж на похилій площині
Спостерігайте, як вантаж повзе вниз — похила площина вимагає меншої сили, ніж підйом.
Вантаж на похилій площині — інтерактивне моделювання: Механіка. Спостерігайте, як вантаж повзе вниз — похила площина вимагає меншої сили, ніж підйом. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.
Похила площина як механізм
Похила площина дозволяє підіймати вантаж меншою силою на довшій відстані — обмін відстані на силу.
Виконана робота в ідеалі дорівнює приросту гравітаційної потенціальної енергії. Довша, пологіша площина зменшує потрібну силу поштовху ціною переміщення вантажу далі вздовж схилу.
- W = Fd = mgh (ідеально)
- F_parallel = mg sin θ
Короткий опис дослідження
Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію
Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.
Рушійне запитання
Якщо відпустити вантаж з місця та зробити площину крутішою, що станеться з його швидкістю за той самий час?
Прогнози для зважування
- Він розганяється швидше — крутіша площина дає більше прискорення.
- Він досягає тієї самої швидкості — кут не впливає на прискорення.
- Він розганяється повільніше — крутіша площина дає менше прискорення.
Ролі змінних
Що ви задаєте:
- Кут площини (deg)
- Маса вантажу (kg)
- Минулий час (s)
Що ви вимірюєте:
- Швидкість (m/s)
- Кінетична енергія (J)
Як проходить дослідження
- Відкрийте пресет «Вантаж на похилій площині» у пісочниці механіки.
- Виберіть площину та задайте її кут нахилу на панелі властивостей для цього заміру.
- Відпустіть вантаж з місця вгорі та зчитайте його швидкість з датчика після вказаного часу.
Керівне рівняння
Кінетична енергія — KE = ½·m·v²
Кінетична енергія вантажу зростає як квадрат швидкості, коли він розганяється вниз по площині, — подвоєння швидкості вчетверо збільшує KE.
Гравітаційна потенціальна енергія — PE = m·g·h
На площині без тертя гравітаційна PE, яку втрачає вантаж при спуску, повністю перетворюється на кінетичну енергію, яку він набуває, — нічого не втрачається на тепло.
Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити
- Використовуючи v = g sin θ · t, обчисліть очікувану швидкість для кожного рядка і порівняйте з показом датчика.
- Маса вантажу стала, 3 кг, у всіх трьох замірах, коли змінюється кут. Що це каже про зв'язок між масою та прискоренням на площині без тертя?
Де це трапляється за межами лабораторії
- Два вантажі різної маси відпущено з одним кутом водночас. Який досягне низу першим? Обґрунтуйте відповідь своїми даними.
- Справжні площини мають тертя. Якби ця площина не була без тертя, виміряна швидкість була б вищою чи нижчою за прогноз v = g sin θ · t і чому?
- 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
- Вітаємо у вантажу на площині
- Виберіть вантаж
- Натисніть «Запустити»
- Підніміть вантаж
- Відкрийте дані
- У вас вийшло!
Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.
Відкрити інтерактивну лабораторію →
Завантажити лабораторний аркуш →