Physik einer schiefen Ebene

Wenn ein Ball auf einer schiefen Ebene heruntergerollt wird, bleibt die Gesamtenergie erhalten. Potenzielle Energie wird beim Herabrollen des Balls in kinetische Energie umgewandelt. Es wird daher interessant sein zu sehen, ob Energie erhalten bleibt und ob MGH = 0,5 * M * V * V die Bewegung auf einer schiefen Ebene ist, die um 60 Grad zur Horizontalen geneigt ist, anders als auf einer um 30 Grad zur Horizontalen geneigten Ebene. Es ist sehr offensichtlich, dass die Länge der schiefen Ebene für eine Höhe H für die beiden Fälle, in denen die Seite um 30 Grad und 60 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt wäre, H* Sin (30) und H * Sin(60) wäre.

Für einen freien Fall aus der Höhe H ergibt sich die Reisezeit durch die Gleichung H = 0,5 g * t * t, wobei t die Zeit ist, die der Ball benötigt, um durch die Höhe H zu fallen. Also t = sqrt(2 * H/ G). Wenn bei der schiefen Ebene H die Höhe ist, beträgt die Länge der Seite H/Sin(Theta), wobei Theta der Winkel ist, den die geneigte Seite mit der Horizontalen bildet. Wenn wir H/Sin(Theta) anstelle von H in die Gleichung einsetzen, erhalten wir H/Sin(Theta) = 0,5 * g * t * t, also t = sqrt(2 *H/g * Sin(Theta)).

Für eine Höhe von 10 Metern im freien Fall dauert sqrt(2 * 10/9,8) 1,43 Sekunden. Im Fall einer schiefen Ebene, die um 30 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt ist, beträgt die benötigte Zeit sqrt(20/g * 0,5) = sqrt(20/4,9) = 2,02 Sekunden. Im Fall der geneigten Seite, die um 60 Grad zur Horizontalen geneigt ist, beträgt die benötigte Zeit t = sqrt(2 * 10 /9,8 * 0,866) = 2,37 Sekunden. Es ist leicht zu erkennen, dass die benötigte Zeit mit zunehmender Länge der geneigten Seite zunimmt.

Beim freien Fall ist die Beschleunigung, die ein herunterfallendes Objekt erfährt, auf die Schwerkraft zurückzuführen, also g = 9,8 m/s*s. Bei Bewegungen entlang der schiefen Ebene kann die Nettobeschleunigung durch Zeichnen von Kraftdiagrammen ermittelt werden. Die einzige Kraft, die auf den Körper einwirkt, wenn er eine geneigte Stelle hinuntergleitet, ist die natürliche Schwerkraft. Wenn also die nach unten gerichtete Kraft mg ist, dann ist die Komponente der Kraft entlang der Ebene mg * sin(Theta) und die Komponente der Kraft normal zum Objekt ist mg * cos(Theta).

Als wir die Entfernung der geneigten Seite in der Bewegungsgleichung zur Ableitung der Reisezeit verwendeten, verwendeten wir im Wesentlichen eine angepasste Abwärtsbeschleunigung aufgrund der Schwerkraft.

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