Question

from the physics classrooms physics interactive

1. how does the speed at point e compare to the speed at point g? explain why this is true.
2. rank the pe for the eight locations, from the lowest pe to the highest pe. write letters in the blanks and place < or = symbols between the letters.
3. rank the ke for the eight locations, from the lowest ke to the highest ke. write letters in the blanks and place < or = symbols between the letters.
4. mac and tosh are arguing about the track design. mac claims that the car is moving fastest at point f because it is furthest along the track. tosh disagrees, claiming that the car moves fastest at point f because point f is at the lowest height. who do you agree with? make a modification of the track design for point f and gather some evidence to support one claim or the other. then discuss what changes you made, what observations were made, and the reasoning that supports one of the claim of either mac or tosh.
5. does changing the height of point c affect the speed of the coaster car at point d? try it and find out. once certain of the answer, make a claim and support it with evidence (data) and reasoning.

Explanation:

Step1: Consider la energía mecánica total

La energía mecánica total (EM = PE + KE) es constante en ausencia de fuerzas no conservativas (fricción, rozamiento). La energía potencial gravitacional (PE = mgh) y la energía cinética (KE = 0.5mv²) se transforman entre sí.

Step2: Analizar la altura en los puntos E y G

Si el punto E está más alto que el punto G, entonces PE en E es mayor que PE en G. Como EM es constante, KE en E es menor que KE en G. Dado que KE = 0.5mv², y m es constante, entonces la velocidad en E es menor que la velocidad en G.

Step3: Clasificar la energía potencial

La energía potencial gravitacional es directamente proporcional a la altura (PE = mgh). Ordenar según la altura de los puntos.

Step4: Clasificar la energía cinética

Como EM es constante, donde PE es menor, KE es mayor. Ordenar en función de la inversa de la clasificación de PE.

Step5: Resolver la disputa entre Mac y Tosh

Tosh tiene razón. La velocidad máxima se alcanza en el punto de menor altura porque la energía potencial gravitacional se ha convertido en energía cinética. Se puede simular el movimiento del carrito en un programa de física o construir un modelo reducido y medir las velocidades en diferentes puntos.

Step6: Analizar el efecto de la altura de C en la velocidad en D

Cambiando la altura de C, se cambia la energía potencial inicial. Si C es más alto, la energía potencial inicial es mayor y, al llegar a D, más energía potencial se ha convertido en energía cinética, lo que aumenta la velocidad en D.

Answer:

1. Si E está más alto que G, la velocidad en E es menor que en G.
2. Ordenar los puntos según la altura (menor a mayor) para PE.
3. Ordenar los puntos según la inversa de la altura (mayor a menor) para KE.
4. Tosh tiene razón. Se puede simular o construir un modelo para probarlo.
5. Aumentar la altura de C aumenta la velocidad en D, disminuirla la reduce, debido a la conversión de energía potencial a cinética.