Skråplan Eksperimenter

Skråplan eksperimenter kan brukes til å lære vitenskap historie, rotasjonsenergi, omdanning av potensiell energi til kinetisk energi, og for å måle gravitasjonsakselerasjon. For å produsere nøyaktige resultater, bør flyet være glatt, polert og oljet, selv om dette ikke kan være praktisk.

Historie

Galileo brukte en skråning ca 20 fot lang med et spor i midten. Han rullet en ball ned i sporet, viser akselerasjon. Aristoteles 'syn var at tid og avstand på ballens reise var proporsjonal. Galileo veltet dette synet, som viser at ballen reiste første kvartal banen på samme tid det tok å reise resten av stigningen. Med andre ord, er proporsjonal med avstanden tid kvadrat. Ved å fokusere på akselerasjon, et stadium av bevegelse som Aristoteles og hans tilhengere hadde forsømt, Galileo veltet over tusen år med vitenskap.

Galileo måtte til annen innsats. Pocket klokker og pendel klokker ikke hadde blitt oppfunnet ennå. I stedet for å lage to plan og racing dem mot hverandre over forskjellige lengder, han brukte en vann-enhet. En konstant strøm av vann fra et hull i en vannfylt beholder en kopp som ballen kastes. Det oppsamlede vann ble deretter veid.

rotasjonsenergi

Et interessant eksperiment ville være å rulle en sylinder og ball av lik masse ned flyet. Ballen ville fortrinnsvis være av mindre radius enn sylinderen. Sylinderen vil da ta lengre tid å nå bunnen, fordi flere av de potensielle energien hadde konvertert til rotasjonsenergi enn til kjørehastighet.

Den videre massen er fra rotasjonssenteret, desto større andel av potensiell energi blir oversatt til rotasjonsenergi. Hvis sylinderen er hul, kan den innvendig være foret med kitt inntil massene er like. Plassering av massen på felgen vil også øke forskjellen fra sfæren hastighet.

Statisk vs. Kinetic Friksjon

Freshman lærebøker vanligvis lage et skille mellom statisk og kinetisk friksjon, og ofte anbefaler et eksperiment for å bestemme de to. Men med tørre metaller er det vanskelig å påvise en forskjell empirisk. Den mening at en slik forskjell eksisterer muligens oppstår fra erfaring hvor olje eller smuss er til stede, noe som forhindrer nøyaktig måling.

Selv når tabeller gir friksjonskoeffisienter basert på materialer, så som stål-mot-stål eller kobber-on-kobber, er de misvisende, fordi de ikke tar i betraktning at kilden for friksjon kommer fra skitt og variasjon i overflate smøremidler og i overflatehardhet, ikke fra den metall-mot-metall kontakt. Faktisk, glatt-flatet flater som metall vilje obligasjon. Videre, når et fly kan stigningen økes til en viss vinkel, vil den begynne å gli, men bare haltingly. Friksjonskoeffisienten er derfor ikke særlig konstant som antydet i tabellene.

Måling av gravitasjonsakselerasjon

Gravitasjonsakselerasjon kan måles ved å senke dens effekt nok til å måle nøyaktig med en stoppeklokke. Dette er grunnen til at en lang skråplanet er ønskelig, som i Galileo eksperiment.

Dersom rotasjonsenergi blir til slutt tatt ut, kan en liten kule (marmor) anvendes. Så første potensielle energien er lik slutt lateral kinetisk energi pluss sluttrotasjonshastighet. Kjenne masse og radius av kulen går bare hastighet ukjent med å finne rotasjonsenergi. Hastigheten kan bli funnet av timingen distanse og med x = 0,5 --- en --- t ^ 2. Å vite, v-finalen kan bli funnet. Derfor er både endelige sideveis bevegelsesenergi og rotasjonsenergi kjent. Deres sum er lik den potensielle energien i starten: MGH, hvor h er forskjellen mellom utgangs høyde og slutter høyde. Så g kan derfor beregnes.

Omadressering av gravitasjonskraften ved skråplanet er en mulighet til å snakke om gravskrift av Stevinus, som viser likestilling av lateral kraft av 5 vekter hviler på en 3-4-5 trekantet skråning, og 3 vekter hengende over på siden.