Question

roller coasters and energy
purpose: to investigate energy relationships for a roller - coaster car.
getting ready: navigate to the roller coaster model in the physics interactives section of the physics classroom website:
http://www.physicsclassroom.com/physics - interactives/work - and - energy/roller - coaster - model
path: physicsclassroom.com -> physics interactives -> work and energy -> roller coaster model
once the interactive opens, get acquainted with how it functions. know how to start, pause, step, and reset the simulation. observe the three different tabs at the top of the simulation for toggling between ramp, loop, and bumps. observe that each track design can be further modified by dragging a grey circle to a different position. experiment with the three controls for showing the velocity vector and force vectors and toggling track drag on and off. once acquainted with the program, select the ramp button to reset the simulation to default settings and then perform the following studies:
section 1: basic energy relationships

1. click/tap the start button and observe the motion. view the bar charts and the velocity value as the coaster car moves. complete the following paragraph by entering total mechanical energy (me), kinetic energy (ke), and potential energy (pe). the labeled locations refer to the graphic at the right.

as the coaster car rolls down the track from a to e, the
values decrease and the
value
increase and the
values remain constant. the
is greatest at point a and smallest at point e.
however, the
is smallest at point a and largest at point e.
section 2: hill design

1. click/tap on the bumps tab at the top of the interactive. then drag the grey circles to modify the track so that it looks like the track design at the right. pay attention to the background grid to help with the design. note that dot g is at the same height as dot e; make sure that the same is true of your final design.
2. run the simulation. does the coaster car travel as high as point h?

give an explanation for why it does or doesnt reach point h.

Explanation:

Explicación paso a paso:

Paso 1: Comprender la conservación de la energía mecánica

La energía mecánica total (ME) de un objeto es la suma de su energía cinética (KE) y energía potencial (PE). En ausencia de fuerzas no conservativas (por ejemplo, la fricción), la energía mecánica total se conserva.

Paso 2: Analizar la transición de energía en la primera sección

Cuando el automóvil del montículo de feria rueda hacia abajo desde el punto A hacia el punto E, la altura disminuye. La energía potencial gravitacional (PE=mgh, donde m es la masa, g es la aceleración gravitacional y h es la altura) está directamente proporcional a la altura. Entonces, los valores de PE disminuyen. A medida que la altura disminuye, la velocidad aumenta y la energía cinética (KE = 1/2mv²) aumenta. La energía mecánica total (ME=KE + PE) permanece constante. En el punto A, la altura es máxima, por lo que la PE es máxima y la KE es mínima. En el punto E, la altura es mínima, por lo que la PE es mínima y la KE es máxima.

Paso 3: Analizar la segunda sección

En la segunda sección, para determinar si el automóvil del montículo de feria alcanza el punto H, debemos considerar la conservación de la energía mecánica. Si el punto H es más alto que el punto de partida (o cualquier otro punto en el recorrido), sin una fuente externa de energía, el automóvil no puede alcanzar ese punto. Esto se debe a que la energía mecánica total está limitada por la energía potencial inicial en el punto de partida.

Respuesta:

1. En el primer párrafo: "As the coaster car rolls down the track from A to E, the PE values decrease and the KE value increase and the ME values remain constant. The PE is greatest at point A and smallest at point E. However, the KE is smallest at point A and largest at point E."
2. En la pregunta de la segunda sección: "Does the coaster car travel as high as point H? No. Explanation: La energía mecánica total del automóvil del montículo de feria está limitada por la energía potencial inicial. Sin una fuente externa de energía, no puede alcanzar una altura mayor que la altura inicial (o cualquier altura a la que se haya ascendido previamente en el recorrido sin recibir trabajo adicional). "

Answer:

Explicación paso a paso:

Paso 1: Comprender la conservación de la energía mecánica

La energía mecánica total (ME) de un objeto es la suma de su energía cinética (KE) y energía potencial (PE). En ausencia de fuerzas no conservativas (por ejemplo, la fricción), la energía mecánica total se conserva.

Paso 2: Analizar la transición de energía en la primera sección

Cuando el automóvil del montículo de feria rueda hacia abajo desde el punto A hacia el punto E, la altura disminuye. La energía potencial gravitacional (PE=mgh, donde m es la masa, g es la aceleración gravitacional y h es la altura) está directamente proporcional a la altura. Entonces, los valores de PE disminuyen. A medida que la altura disminuye, la velocidad aumenta y la energía cinética (KE = 1/2mv²) aumenta. La energía mecánica total (ME=KE + PE) permanece constante. En el punto A, la altura es máxima, por lo que la PE es máxima y la KE es mínima. En el punto E, la altura es mínima, por lo que la PE es mínima y la KE es máxima.

Paso 3: Analizar la segunda sección

En la segunda sección, para determinar si el automóvil del montículo de feria alcanza el punto H, debemos considerar la conservación de la energía mecánica. Si el punto H es más alto que el punto de partida (o cualquier otro punto en el recorrido), sin una fuente externa de energía, el automóvil no puede alcanzar ese punto. Esto se debe a que la energía mecánica total está limitada por la energía potencial inicial en el punto de partida.

Respuesta:

1. En el primer párrafo: "As the coaster car rolls down the track from A to E, the PE values decrease and the KE value increase and the ME values remain constant. The PE is greatest at point A and smallest at point E. However, the KE is smallest at point A and largest at point E."
2. En la pregunta de la segunda sección: "Does the coaster car travel as high as point H? No. Explanation: La energía mecánica total del automóvil del montículo de feria está limitada por la energía potencial inicial. Sin una fuente externa de energía, no puede alcanzar una altura mayor que la altura inicial (o cualquier altura a la que se haya ascendido previamente en el recorrido sin recibir trabajo adicional). "