SimulationsSimulacionesSIM-0031
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Build a marble coasterConstruya una montaña rusa de canicas
Let a marble go at the top of a foam or paper track and watch its height turn into speed and back. Shape two hills so it rolls all the way to the cup, with friction taking its share.Suelte una canica en lo alto de una pista de espuma o de papel y vea cómo su altura se convierte en rapidez y otra vez en altura. Dele forma a dos colinas para que ruede hasta el vaso, mientras la fricción se lleva su parte.
The drawing shows where it starts. It runs here once its script has loaded.El dibujo muestra dónde empieza. Funciona aquí una vez que carga su código.
Your challengeSu reto
- Let it go and get the marble over both hills and into the cup.Suéltela y haga que la canica pase las dos colinas y caiga en el vaso. Not done yet.Todavía no.
- Make a hill taller than the start and see where the marble turns back.Haga una colina más alta que la salida y vea dónde se regresa la canica. Not done yet.Todavía no.
- With friction on, find a hill lower than the start that the marble still cannot get over.Con la fricción puesta, encuentre una colina más baja que la salida que la canica aun así no puede pasar. Not done yet.Todavía no.
- With friction on, find the tallest second hill the marble can still get over: five centimeters taller and it would not reach the cup.Con la fricción puesta, encuentre la segunda colina más alta que la canica todavía puede pasar: cinco centímetros más y ya no llegaría al vaso. Not done yet.Todavía no.
Every challenge done. Now try it for real at home.Todos los retos logrados. Ahora pruébelo de verdad en casa.
Speed nowRapidez ahora
At the bottom of the first dip:Al fondo de la primera hondonada:
At the top of the first hill:En la cima de la primera colina:
At the top of the second hill:En la cima de la segunda colina:
The card shows the marble's energy as heights. Blue is its height now, the energy it has stored. Red is its motion, the lighter red the part that goes into spinning. Gray is what friction, a bump or the cup took. The last row puts them end to end, and they always reach the dashed mark, the energy its starting height gave it. The dashed line across the track is the start's height. Heights are measured from the floor, where the track lies on it. You can also drag the marble at the start or the top of a hill up and down.La tarjeta muestra la energía de la canica como alturas. El azul es su altura ahora, la energía que tiene guardada. El rojo es su movimiento, y el rojo más claro la parte que se va en girar. El gris es lo que se llevaron la fricción, un golpe o el vaso. La última fila las pone una tras otra, y siempre llegan a la marca punteada, la energía que le dio su altura de salida. La línea punteada que cruza la pista es la altura de la salida. Las alturas se miden desde el piso, donde la pista descansa sobre él. También puede arrastrar hacia arriba o hacia abajo la canica en la salida o la cima de una colina.
What is happeningQué está pasando
A marble held up high has energy stored in its height. Let it go and it trades height for speed: the lower it gets, the faster it rolls. As it climbs a hill it trades the speed back for height, and slows down.Una canica sostenida en lo alto tiene energía guardada en su altura. Al soltarla, cambia altura por rapidez: entre más baja, más rápido rueda. Al subir una colina vuelve a cambiar la rapidez por altura, y se frena.
It can never climb higher than where it started, because all the energy it has came from its starting height. With no friction at all it would climb back to exactly that height, and no higher.Nunca puede subir más alto que de donde salió, porque toda la energía que tiene vino de su altura de salida. Sin nada de fricción volvería a subir justo a esa altura, y no más.
On a real track, friction takes a share on every bit of track, so the marble reaches each hill with a little less. That is why every hill after the start must be lower than the start by at least what friction takes on the way to it, and the second hill lower again.En una pista real, la fricción se lleva una parte en cada tramo, así que la canica llega a cada colina con un poco menos. Por eso cada colina después de la salida debe ser más baja que la salida, por lo menos en lo que la fricción se lleva en el camino, y la segunda colina más baja todavía.
A rolling marble also spins, and the spin takes a share of its motion energy, so it rolls a little slower than something sliding with no friction would. And a hilltop that curves over too sharply for the marble's speed cannot hold it on: the marble leaves the track.Una canica que rueda también gira, y el giro se lleva una parte de su energía de movimiento, así que rueda un poco más despacio de lo que iría algo que se desliza sin fricción. Y una cima que se curva demasiado para la rapidez de la canica no la puede sostener: la canica se sale de la pista.
Things to tryCosas para probar
- Turn friction off and make the first hill exactly as tall as the start. What does the marble do at the top?Quite la fricción y haga la primera colina exactamente tan alta como la salida. ¿Qué hace la canica en la cima?
- With friction on, switch from foam to paper. On which track can the second hill be taller?Con la fricción puesta, cambie de espuma a papel. ¿En qué pista puede ser más alta la segunda colina?
- Start high and make both hills low. Why does the marble leave the track?Salga desde muy alto y haga las dos colinas bajas. ¿Por qué la canica se sale de la pista?
- Build one at home from foam pipe insulation and a paper cup, and see whether your hills match the screen's.Construya una en casa con espuma aislante para tubos y un vaso de papel, y vea si sus colinas coinciden con las de la pantalla.
A model: the marble is a solid glass ball rolling without slipping, so two parts in seven of its motion energy go into its spin. Friction takes the same share of height on every meter of track, five centimeters a meter on foam and half that on paper, values chosen for the model and not measured; a real track loses more at its joints, bumps and sharp bends. There is no air drag, the track does not sag, a marble that hops off the track always comes down in it, and one that lands harder than a drop of about five centimeters bounces out of the channel. The marble and the channel are drawn larger than life.Un modelo: la canica es una esfera maciza de vidrio que rueda sin resbalar, así que dos de cada siete partes de su energía de movimiento se van en el giro. La fricción quita la misma parte de altura en cada metro de pista, cinco centímetros por metro en la espuma y la mitad en el papel, valores elegidos para el modelo y no medidos; una pista real pierde más en sus uniones, golpes y curvas cerradas. No hay resistencia del aire, la pista no se hunde, una canica que da un saltito fuera de la pista siempre cae dentro de ella, y una que cae más fuerte que una caída de unos cinco centímetros rebota fuera del canal. La canica y el canal están dibujados más grandes que en la realidad.
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The credit to copyEl crédito para copiar
Free BYRD, CC BY. “Build a marble coaster” from the Byrd Academy STEM Curriculum by Byrd EDU, byrdathome.org.Free BYRD, CC BY. “Construya una montaña rusa de canicas”, del Currículo STEM de Byrd Academy, de Byrd EDU, byrdathome.org.
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