Đường dốc & tải trọng: Tăng tốc trên đường nghiêng
1 · Dự đoán
Nếu bạn thả tải khỏi trạng thái nghỉ và tăng góc dốc lên thì tốc độ của nó sẽ như thế nào sau cùng một khoảng thời gian?
- Nó tăng tốc nhanh hơn - đoạn đường dốc hơn mang lại khả năng tăng tốc lớn hơn.
- Nó đạt đến cùng một tốc độ - góc không ảnh hưởng đến tốc độ tăng tốc của nó.
- Nó tăng tốc chậm hơn - đoạn đường dốc hơn mang lại khả năng tăng tốc nhỏ hơn.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt sẵn Ramp & Load trong hộp cát cơ học.
- Chọn đoạn đường nối và sử dụng Thanh tra để đặt góc nghiêng của nó cho lần thử này.
- Nhả tải khỏi trạng thái đứng yên ở phía trên và đọc tốc độ của nó từ đầu dò sau thời gian đã nêu.
3 · Thu thập dữ liệu
| Góc dốc (deg) | Tải khối lượng (kg) | Thời gian đã trôi qua (s) | Tốc độ (m/s) | Động năng (J) |
|---|---|---|---|---|
| 10.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 20.00 | 3.00 | 1.00 | ||
| 30.00 | 3.00 | 1.00 |
Vẽ biểu đồ tốc độ (trục y) theo góc dốc (trục x) cho các lần thử cố định 1 giây. Mối quan hệ có phải là một đường thẳng?
4 · Phân tích
- Sử dụng v = g sin θ · t, tính tốc độ dự kiến cho mỗi hàng và so sánh nó với tốc độ bạn đọc được từ đầu dò.
- Khối lượng của tải vẫn cố định ở mức 3 kg trong cả ba lần thử trong khi góc thay đổi. Điều đó cho bạn biết điều gì về mối quan hệ giữa khối lượng và gia tốc trên đoạn đường dốc không ma sát?
5 · Gia hạn
- Hai tải có khối lượng khác nhau được thả ra từ cùng một góc cùng một lúc. Cái nào chạm tới đáy trước? Sử dụng dữ liệu của bạn để biện minh cho câu trả lời của bạn.
- Đường dốc thực sự có ma sát. Nếu đoạn đường nối này không không có ma sát thì tốc độ đo được sẽ cao hơn hay thấp hơn dự đoán v = g sin θ · t của bạn và tại sao?
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Động năng
Động năng của tải tăng theo bình phương tốc độ của nó khi nó tăng tốc xuống đoạn đường nối - tốc độ tăng gấp đôi sẽ gấp bốn lần KE.
Thế năng hấp dẫn
Trên một đoạn đường dốc không ma sát, trọng lực PE mà tải mất đi khi nó đi xuống sẽ chuyển hóa hoàn toàn thành động năng mà nó thu được - không có gì bị mất đi do nhiệt.