Experimentos plano inclinado

experimentos plano inclinado pode ser usado para ensinar ciência, história, energia rotacional, a conversão de energia potencial em energia cinética e medir a aceleração da gravidade. Para produzir resultados precisos, o desenho deve ser suave, polido e oleada, mas pode não ser prático.

história

Galileu utilizado um inclinadas aproximadamente 20 pés (6 m) de comprimento com uma ranhura no plano central. Ele rolou uma bola pela fenda, mostrando aceleração. A visão de Aristóteles foi que o tempo ea distância do percurso da bola foram proporcionais. Galileo mudou essa visão, mostrando que a bola viajou no primeiro trimestre do caminho, ao mesmo tempo que levou para percorrer o restante do inclinação. Em outras palavras, a distância é proporcional ao tempo ao quadrado. Concentrando-se em aceleração, um movimento palco Aristóteles e seus seguidores haviam esquecido, Galileo mudou milhares de anos de ciência.

Galileu teve de relógio o esforço. relógios de bolso e relógios de pêndulo ainda não tinha sido inventado. Em vez de criar dois planos e competir uns contra os outros em diferentes comprimentos, que utilizado um dispositivo de água. Um fluxo constante de água a partir de um buraco em um recipiente de água enchido copo enquanto a bola rolar. A água recolhida em seguida foi pesado.

energia rotacional

Uma experiência interessante iria rolar um cilindro e uma bola de massa igual no avião. A bola de preferência inferior ao raio do cilindro. Por conseguinte, o cilindro demorar mais tempo a chegar ao fim, porque mais do que sua energia potencial gravitacional tornou-se energia rotacional que velocidade.

Quanto mais distante é a massa do centro de rotação, maior a proporção de potencial é convertida em energia de rotação de energia. Se o cilindro é oco, o interior pode ser cheio de vidraceiro até que as massas são iguais. Coloque a massa no aro também vai aumentar a diferença de velocidade da esfera.

Estáticas versus atrito cinético

Livros didáticos calouro costumam fazer uma distinção entre o atrito estático e cinético, e muitas vezes recomendar um experimento para determinar os dois. No entanto, é difícil com o metal seco demonstrar uma diferença empiricamente. A opinião é que essa diferença existe, talvez, surge a partir da experiência em que o óleo ou sujeira estão presentes, impedindo uma medição precisa.

Mesmo quando as tabelas dar coeficientes de atrito materiais à base, como o aço aço, cobre em cobre, estão errados, porque não levar em consideração que a fonte de atrito vem da poeira e variação na superfície de lubrificação e a sua dureza, sem contacto metal com metal. Na verdade, a superfície achatada e alisado como o metal irá juntar-se. Além disso, quando a inclinação de um avião é aumentada para um certo ângulo, que irá começar a mover-se, mas apenas de uma maneira não especificada. O coeficiente de fricção não é, portanto, constante como mesas implicados.

A medição da aceleração gravitacional

A aceleração gravitacional pode ser medido efeito suficiente para medir com precisão um cronómetro abrandar. Esta é a razão por que um plano de longo inclinado é desejável, como no experimento de Galileu.

Se a energia de rotação é consignado opcionalmente, pode ser utilizada uma pequena esfera (um mármore). Assim, a energia potencial gravitacional inicial é igual à energia cinética laterais final, mais a velocidade final de rotação. Conhecendo a massa eo raio da esfera deixa apenas a velocidade desconhecido para encontrar a energia rotacional. A velocidade pode ser encontrado cronometrando a distância percorrida e usando x = 0,5 × um × t ^ 2. Conhecendo a-end v ele pode ser encontrado. Por conseguinte, a energia cinética de lateral final e energia de rotação são conhecidos. A sua soma é igual à energia potencial gravitacional no início: mgh, onde h é a diferença entre a altura inicial e a altura final. Assim, pode ser calculado g.

Redirecionamento de força gravitacional através do plano inclinado é uma oportunidade de referir o epitáfio de Estevinus, demonstrando força lateral igual de 5 pesos descansando sobre uma inclinação triangular 3-4-5 e 3 pesos penduradas sobre o lado.