Bóng trên đường dốc: Năng lượng trên đường nghiêng không ma sát

1 · Dự đoán

Một quả bóng nặng hơn và một quả bóng nhẹ hơn được thả ra từ trạng thái đứng yên ở cùng một độ cao trên một đoạn đường dốc không ma sát. Cái nào chạm tới đáy nhanh hơn?

• Quả bóng nặng hơn sẽ chạm đáy nhanh hơn.
• Cả hai quả bóng đều chạm đáy với tốc độ như nhau.
• Quả bóng nhẹ hơn sẽ chạm đáy nhanh hơn.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt sẵn Incline. Lưu ý góc nghiêng của đoạn đường nối và khối lượng của quả bóng cũng như chiều cao ban đầu của nó so với chân đoạn đường nối.
2. Sử dụng Thanh tra để đặt khối lượng của quả bóng và góc của đoạn đường nối cho lần thử này, đồng thời ghi lại chiều cao bắt đầu theo phương thẳng đứng của quả bóng phía trên chân đoạn đường nối.
3. Chạy mô phỏng và ghi lại số đọc tốc độ của quả bóng (đầu dò) ngay khi nó chạm tới cuối đoạn đường nối.

3 · Thu thập dữ liệu

Biểu đồ tốc độ ở phía dưới (trục y) so với chiều cao bắt đầu (trục x) cho ba lần thử của bạn. Mối quan hệ có phải là một đường thẳng?

4 · Phân tích

1. Đối với mỗi hàng, hãy tính 1/2 m v^2 bằng tốc độ đáy đo được của bạn. So sánh nó với cột PE hấp dẫn. Bạn nhận thấy điều gì?
2. Ba lần thử của bạn sử dụng các góc dốc khác nhau. Liệu chỉ thay đổi góc, với cùng độ cao ban đầu, có làm thay đổi tốc độ cuối cùng không? Sử dụng sự bảo toàn năng lượng để giải thích tại sao hoặc tại sao không.

5 · Gia hạn

1. Cột PE hấp dẫn của bạn phụ thuộc vào khối lượng, nhưng tốc độ cuối cùng đo được thì không. Giải thích tại sao một quả bóng nặng hơn không chạm tới đáy nhanh hơn quả bóng nhẹ hơn trên một đoạn đường dốc không ma sát.
2. Một đoạn đường nối thực sự có một số ma sát, và một quả bóng lăn thực sự cũng phải tiêu tốn một phần năng lượng để quay lên khi nó lăn. Bạn mong đợi tốc độ cuối cùng của một quả bóng thật sẽ cao hơn hay thấp hơn tốc độ dự đoán không ma sát của bạn? Tại sao?

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm