Свободно падане: променя ли масата колко бързо нещата падат?
1 · Предскажи
Пусни лека, средна и тежка топка от една и съща височина по едно и също време. Коя удря земята първа?
- По-тежката топка пада по-бързо и каца първа.
- И трите падат с еднаква скорост и кацат заедно.
- По-леката топка пада по-бързо и каца първа.
2 · Постановка
- Отвори настройката свободно падане. Трябва да видиш три топки с различен размер, подредени на една и съща височина.
- Прикачи сензора за височина към средната топка и провери, че и трите топки тръгват от еднакво y положение.
- Пусни симулацията и ползвай секундомера/брояча на кадри, за да измериш падането на всяка топка.
3 · Събери данни
| Маса (kg) | Изминало време (s) | Скорост на падане (m/s) | Импулс (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
Чертай скоростта на падане (ос y) спрямо изминалото време (ос x) за трите топки на една графика.
4 · Анализирай
- Сравни скоростите на падане на леката, средната и тежката топка на едно и също изминало време. Какво забелязваш?
- С данните си изчисли ускорението (Δскорост / Δвреме) за всяка топка. Как се сравнява с g = 9.8 m/s²?
5 · Надгради
- Перо и боулинг топка, пуснати в реален въздух, НЕ кацат заедно. Каква сила, липсваща от тази идеализирана симулация, причинява разликата?
- Астронавти на Луната пуснали чук и перо и те кацнали заедно. Обясни защо Луната е по-добро място от Земята, за да видиш тази демонстрация с истински предмети.
Физиката зад този експеримент
Импулс
Макар и трите топки да споделят еднаква скорост на падане в даден момент, импулсите им се различават, защото импулсът се мащабира с масата — затова тежката топка би причинила повече поражения при удара, без да пада по-бързо.
Механика
- Движение на хвърлено тяло и кинетична енергия
- Топка на рампа: енергия на наклонена равнина без триене
- Тяло на рампа с триене: намиране на прага на триенето в покой
- Гранична скорост: падане през съпротивление
- Лаборатория за сили: Втори закон на Нютон
- Противоположни сили: Втори закон на Нютон и импулс
- Подскачаща топка: загуба на енергия при удар
- Еластични сблъсъци и запазване на импулса
- Нееластичен сблъсък и запазване на импулса
- Махало на Нютон: пренос на импулс и енергия
- Просто махало
- Тяло на пружина: хармонично колебание