Lejtőn mozgó test vizsgálata
Az animáció a súrlódásos, változtatható hajlásszögű lejtőn felfelé vagy lefelé, változtatható kezdősebességgel elindított test mozgását vizsgálja.
A síugró, miután talajt fogott, tovább csúszik, a mozgását gyakran az lassítja,
hogy a pálya vége emelkedik, megállás után viszont már nem csúszik vissza.
Vajon miért mozognak a sportolók így?
Mit látunk az interaktív alkalmazáson?
A bal oldali rajzlapon látható a test a lejtőn. Ezen láthatók az erőket jelképező piros nyilak és a kezdeti sebességet mutató fekete nyíl. A kezdeti pozíciót és a sebességet két fekete pont állítja be.
A jobb oldali lapon a pillanatnyi sebesség-idő (piros) és elmozdulás-idő (kék) diagramok láthatók. A piros szaggatott vonal az eltelt időt, a szürke szaggatott vonal a megállás idejét jelöli.
Az animáció során a test néha kiszalad a látható tartományból. Ez ellen a kellő nagyítás beállításával védekezhetünk, amit az egér görgetőgombjával állíthatunk.
1. feladat
Vizsgáld meg, hogyan mozog a lejtőre helyezett test, ha lefelé indítjuk!
a)
Állítsd be a lejtő hajlásszögét előbb 15 fokosra, a csúszási és a tapadási együtthatót 0-ra! Figyeld meg, hogyan változik a test pillanatnyi sebessége és helye!
b)
Növeld a hajlásszöget 30 fokosra, a súrlódást pedig szüntesd meg! Állapítsd meg, mi történt a testtel, hogyan mozgott az előzőhöz képest!
c)
Változatlan hajlásszög mellett növeld a csúszási súrlódási tényezőt 0,3-re! A tapadási súrlódási együttható automatikusan együtt változik a csúszási együtthatóval.
2. feladat
Vizsgáld meg, hogyan mozog a lejtőre helyezett test, ha felfelé indítjuk!
a)
Most a test kezdősebességét állítsd be úgy, hogy a test felfelé induljon el! A lejtő hajlásszögét állítsd 30 fokra! Legyen a lejtő előbb súrlódásmentes! Hogy mozog a test? Olvasd le, mikor válik 0-vá a test sebessége!
b)
Növeld a csúszási súrlódási együtthatót 0,3-re! A tapadási együttható ezzel együtt automatikusan 0,3-re változik. Hogy mozog a test? Olvasd le, mikor válik 0-vá a test sebessége! Milyen változást tapasztalsz az előzőhöz képest!
c)
A csúszási súrlódási tényező változatlanul hagyásával növeld a tapadási együtthatót 0,6-re! Mi történik most a testtel?