Ai bambini piace a volte macchinine da corsa giù rampe per vedere quale auto si muoverà più velocemente. Auto si muovono più rapidamente giù rampe rispetto quando spinto attraverso un livello di superficie di gioco come un pavimento. Infatti, una rampa è un esempio di un piano inclinato, in cui sbilanciate forze che agiscono sulla vettura e Tirano velocemente verso la parte inferiore del piano. Maggiore è l'angolo di inclinazione, andrà più veloce l'auto. Per capire perché questo accade, è necessario comprendere le basi di come funziona il movimento.
Tre leggi del moto
Un bambino che gioca con una macchinina illustra tre leggi di Newton del moto. Queste tre leggi fondamentali entrano in gioco se il bambino è spingendo la macchina attraverso il pavimento o facendolo scivolare giù per una rampa.
Le leggi fondamentali del moto sono:
1) un oggetto a riposo rimarrà a riposo, a meno che una forza diretta viene esercitata su di esso.
2) forza uguale a massa accelerazione. Maggiore accelerazione richiesto, maggiore sarà la forza necessaria per agire di conseguenza.
3) ogni azione ha un'uguale e opposta reazione. Quando un bambino spinge una macchinina, spinge il suo corpo indietro nella direzione opposta.
Superfici piane
È facile vedere come queste leggi si applicano quando un bambino spinge un'auto attraverso una superficie piana come un pavimento. L'auto è inizialmente a riposo fino a quando il bambino esercita una forza su di esso spingendolo. Il corpo del bambino tende a spostarsi leggermente indietro come sua mano spinge in avanti sulla vettura. La vettura accelera quindi come si muove attraverso il pavimento. Quanto accelera dipende da quanto duramente il bambino lo ha spinto. Una volta che comincia a muoversi, altre forze, come attrito, agiscono per rallentare fino a quando si ferma del tutto.
Piani inclinati
Una rampa non è una superficie piana come un pavimento. Invece, è un esempio di un piano inclinato, una superficie che è inclinato. Oggetti collocati su piani inclinati tendono a far scorrere o rotolare giù loro perché le forze che agiscono sull'oggetto sono sbilanciate. Per questo stesso motivo, gli oggetti si muovono più velocemente su un piano inclinato regolati ad un angolo maggiore.
Forze sbilanciate
Quando una macchina giocattolo è collocata su una rampa, ci sono due componenti della forza gravitazionale tirando sulla vettura. Inoltre, c'è una forza perpendicolare al piano della rampa spingendo verso l'alto il fondo della vettura.
In primo luogo, gravità tira la macchinina giù, perpendicolare alla rampa. Questa forza si ferma da galleggianti in aria quando sono a riposo. Un altro componente di gravità tira la macchina parallela al pendio, verso la parte inferiore della rampa.
Se questi erano solo due forze che agiscono sulla vettura, la rampa sarebbe sag a causa il tirare verso il basso baricentro e come la macchina spostato, la rampa sarebbe tirata più lontano e più lontano verso il basso fino a quando si è rotto. Tuttavia, c'è una terza forza che agisce sulla vettura, chiamata la forza normale. La forza normale è esercitata su un oggetto per la superficie che riposa su. È sempre perpendicolare alla superficie. Su un piano inclinato, la forza normale contrasta il componente di gravità tirando l'auto giù perpendicolarmente alla rampa.
Accelerazione
La vettura accelera come si scende la rampa a causa dell'effetto della componente parallela della gravità sulla vettura. Questa forza lo tira verso la parte inferiore della rampa. Sulla terra, gli oggetti in caduta libera normalmente accelerano a una velocità di circa 9,4 m/s ^ 2.
Maggiore è l'angolo della rampa, più forte la forza parallela di gravità è, e più veloce l'auto accelera. Altre forze, come attrito, possono agire per rallentare la macchina. Ecco perché l'auto accelera più velocemente giù per una rampa cerata.