Διατήρηση της ενέργειας σε ανοικτό σύστημα

Η προσομοίωση παρουσιάζει ένα σώμα που βρίσκεται πάνω σε ένα τραπέζι και δέχεται μία οριζόντια δύναμη F από ένα χέρι.
Το σώμα έχει μάζα 0,2Kg και πάνω του μπορεί να πάρει άλλα τρία βαρίδια (από 0,1Kg το καθένα).
Το σώμα εμφανίζει με το οριζόντιο επίπεδο τριβή και ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μ μπορεί να μεταβάλλεται από 0 έως 0,5. (Όταν το μ=0, μεταξύ του σώματος και του επιπέδου δεν υπάρχει τριβή).
Στη διάταξη υπάρχει ένα επίπεδο μηδενικής (βαρυτικής) δυναμικής ενέργειας, το οποίο αρχικά βρίσκεται στο δάπεδο, ενώ μπορεί να αλλάξει θέση και να τοποθετηθεί στο κέντρο του σώματος.
Η προσομοίωση καθώς εξελίσσεται, εμφανίζει τη μετατόπιση του σώματος, την ταχύτητά του και μπορεί να εμφανίσει το ενεργειακό ραβδόγραμμα και τις αντίστοιχες τιμές. Επίσης μπορεί να εμφανίσει τα διανύσματα των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα.
Σημείωση: Η προσομοίωση εμφανίζει και τη δύναμη F', η οποία ασκείται στο σώμα από το εμπόδιο τη στιγμή της κρούσης. Αυτή η δύναμη είναι στιγμιαία και στη μικρή διάρκεια που ασκείται, το σώμα δεν μετακινείται. Άρα, το έργο της είναι μηδέν.

Με τη προσομοίωση μπορείς:

Να αλλάξεις τη συνολική μάζα m του σώματος προσθέτοντας βαρίδια.
Να αλλάξεις τον συντελεστή τριβής ολίσθησης μ μεταξύ του σώματος και του οριζοντίου επιπέδου.
Να μεταβάλλεις το επίπεδο της μηδενικής (βαρυτικής) δυναμικής ενέργειας.
Να ασκήσεις στο σώμα μία οριζόντια δύναμη F έως τη στιγμή που το σώμα θα φθάσει στο εμπόδιο.
Να παρατηρήσεις τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα.
Να παρατηρήσεις το ενεργειακό ραβδόγραμμα.
Με τις τιμές της δύναμης F, της μάζας m, του συντελεστή μ, της απόστασης x και της ταχύτητας υ, μπορείς να υπολογίσεις την αρχική κινητική ενέργεια Κ_αρχ , την αρχική (βαρυτική) δυναμική ενέργεια U_αρχ, το έργο της δύναμης W_F, την τελική κινητική ενέργεια K_τελ , την τελική (βαρυτική) δυναμική ενέργεια U_τελ και την απώλεια της ενέργειας λόγω τριβής ΔΕ_θ (όταν μ>0).
Να επιβεβαιώσεις τους υπολογισμούς σου με την εμφάνιση των τιμών των παραπάνω ενεργειών.
Παραμένει κάτι σταθερό κατά τη διάρκεια αυτής της κίνησης;

Οδηγίες εκτέλεσης της προσομοίωσης

Επίλεξε τον δρομέα "m", για να αλλάξεις την συνολική μάζα του σώματος.
Επίλεξε τον δρομέα "μ", για να αλλάξεις τον συντελεστή τριβής ολίσθησης που εμφανίζει το σώμα με το τραπέζι.
Επίλεξε τον δρομέα "F", για να αλλάξεις τη δύναμη που ασκείται συνεχώς στο σώμα.
Επίλεξε το "σημείο εμπόδιο" και αν είναι απαραίτητο, μετακίνησε το εμπόδιο (στο οποίο θα σταματήσει το σώμα).
Επίλεξε το πλήκτρο "έναρξη" και τότε στο σώμα ασκείται συνεχώς η δύναμη F μέσω ενός χεριού. Όταν το σώμα φθάσει στο εμπόδιο, το χέρι απομακρύνεται και το σώμα σταματάει.
Επίλεξε το πλήκτρο "δυνάμεις" και τότε εμφανίζονται οι δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα μαζί με μία "κλίμακα δυνάμεων" που είναι ένας δρομέας που εμανίζει τα διανύσματα των δυνάμεων με διαφορετική κλίμακα.
Παρατήρησε το ενεργειακό ραβδόγραμμα του σώματος καθώς και τις ενεργειακές μετατροπές που γίνονται.
Μετακίνησε το σώμα στην αρχική του θέση με το πλήκτρο "επαναφορά". Μέτρησε το ύψος του από το επίπεδο μηδενικής δυναμικής ενέργειας U=0, με τη βοήθεια του πλέγματος ή μετακίνησε το επίπεδο U=0 ώστε να περνάει από το κέντρο του σώματος.
Υπολόγισε την αρχική δυναμική ενέργεια U_αρχ και την τελική δυναμική ενέργεια U_τελ του σώματος.
Γνωρίζοντας το μέτρο της δύναμης F, τον συντελεστή μ και την μετατόπιση x, υπολόγισε το έργο της δύναμης F και το έργο της τριβής T που κατά απόλυτη τιμή είναι ίσο με την απώλεια ενέργειας ΔΕ_θ.
Για αυτή τη μετακίνηση, υπολόγισε την κινητική ενέργεια του σώματος Κ_αρχ. Με την τιμή της ταχύτητας υ, υπολόγισε την κινητική του ενέργεια στη τελική θέση K_τελ.
Επίλεξε το πλήκτρο "τιμές" και επιβεβαίωσε τους υπολογισμούς σου.
Διατηρείται κάτι σε αυτή την κίνηση;
Επανάλαβε τις ίδιες ενέργειες για μία διαφορετική δύναμη F και διαφορετικό μ.

Σημείωση: Οι τιμές είναι πιθανόν να έχουν μία απόκλιση στο 2ο δεκαδικό ψηφίο λόγω στρογγυλοποίησης!

Η προσομοίωση λειτουργεί και με το πληκτρολόγιο ως εξής:

Όταν ανοίγει η προσομοίωση, γίνεται πλοήγηση με το πλήκτρο "TAB" στην "καρτέλα συντελεστών" και στην "οθόνη βοήθειας". Τα πλήκτρα ενεργοποιούνται με το "Enter" και η πλοήγηση στις καρτέλες γίνεται ξανά με το "TAB".
Έπειτα η πλοήγηση συνεχίζεται μόνο στην προσομοίωση ως εξής:

Με το πλήκτρο "TAB" επιλέγεις τους δρομείς ("m", "μ", "F", "κλίμακα δυνάμεων"), τα σημεία της προσομοίωσης ("σημείο εμπόδιο", "U=0"), τα πλήκτρα της προσομοίωσης ("δυνάμεις", "έναρξη", "παύση", "επαναφορά", "ενέργειες", "τιμές"), και τα πλήκτρα του template ("ανανέωση", "προβολή πλήρους οθόνης").
Τους δρομείς αφού τους επιλέξεις με το "TAB", αλλάζεις τιμή με τα βέλη του πληκτρολογίου.
Τα σημεία αφού τα επιλέξεις με το "TAB", τα μετακινείς με το πλήκτρο "Shift" συνεχώς πατημένο και με τα βέλη του πληκτρολογίου.
Τα πλήκτρα της προσομοίωσης, αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
Τα πλήκτρα του template, αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
Η σειρά ενεργοποίησης των πλήκτρων/αντικειμένων στην προσομοίωση είναι η εξής:
"προβολή πλήρους οθόνης" → "m" → "μ" → "δυνάμεις" → "κλίμακα δυνάμεων" → "σημείο εμπόδιο" → "U=0" → "έναρξη" → "παύση" → "ενέργειες" → "τιμές" → "επαναφορά" → "ανανέωση template" και επαναλαμβάνεται η ίδια σειρά.