Công viên ván trượt

Mô phỏng "Công viên ván trượt" minh hoạ định luật bảo toàn cơ năng của Vật lí 10 (Chương trình GDPT 2018, chủ đề Năng lượng, công, công suất): một người trượt ván di chuyển trên đường ray cong, động năng và thế năng liên tục đổi cho nhau. Ở màn Giới thiệu, học sinh chọn hình dạng ray (máng đơn, vòng lặp, giếng đôi), kéo người trượt lên một điểm rồi thả tay; biểu đồ tròn hoặc biểu đồ cột cho thấy động năng Wđ, thế năng Wt và phần nhiệt Q (khi có ma sát) luôn cộng lại bằng đúng cơ năng ban đầu, đúng như mốc độ cao đứt nét đánh dấu lúc thả. Màn Ma sát cho tăng hệ số ma sát để thấy người trượt lên thấp dần và dừng hẳn; màn Đồ thị vẽ trực tiếp năng lượng theo thời gian hoặc theo vị trí trên ray. Ở màn Sân chơi, học sinh tự kéo bảy điểm điều khiển để dựng một đường ray bất kỳ, kể cả một vòng lặp, và kiểm tra xem người trượt có đủ tốc độ để không rơi khỏi ray hay không — vào vòng lặp quá chậm, lực mà ray tác dụng lên người trượt sẽ âm và người trượt bay ra ngoài. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao khi không có ma sát, người trượt luôn lên đúng độ cao lúc bắt đầu, dù đường ray có hình dạng khác nhau? – Muốn qua trọn vòng lặp bán kính R mà không rơi, người trượt cần độ cao thả tối thiểu bao nhiêu so với đáy vòng? – Ở giếng đôi, vì sao người trượt có thể không vượt qua được gò ở giữa dù tổng cơ năng không đổi?