Caiguda a la Lluna: canvia la massa la velocitat de caiguda lliure?
1 · Prediu
A la Lluna, una bola d'1 kg i una de 6 kg es deixen anar juntes des de la mateixa alçada, en el buit sense resistència de l'aire. Quina s'accelera més de pressa mentre cau?
- La bola pesant (6 kg) s'accelera més de pressa
- Les dues boles s'acceleren exactament al mateix ritme
- La bola lleugera (1 kg) s'accelera més de pressa
2 · Configura
- Obre el predefinit de Caiguda a la Lluna. Fixa't en les dues boles: una de lleugera (1 kg) i una de pesant (6 kg), deixades anar juntes sota la gravetat de la Lluna (g = 1.6 m/s²).
- Selecciona cada bola al seu torn i defineix-ne la massa al panell de propietats per coincidir amb la columna Massa de la taula de sota abans de cada execució.
- Deixa anar les dues boles, pausa la simulació al temps transcorregut llistat a la columna Temps i llegeix la velocitat de baixada (vy) de la bola a la sonda.
3 · Recull dades
| Massa (m) (kg) | Temps transcorregut (t) (s) | Velocitat (vy) (m/s) | Quantitat de moviment (p) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 2.00 |
Representa vy (eix y) contra la massa (eix x) amb les files 1 i 2. Després representa vy contra el temps amb les files 2 i 3. Quina forma té cada gràfic, i què et diu sobre la caiguda lliure a la Lluna?
4 · Analitza
- Amb els teus valors de vy i massa enregistrats, calcula la quantitat de moviment p = mv de cada fila. Mostra els càlculs.
- Compara les files 1 i 2 (mateix temps, massa diferent) i les files 2 i 3 (mateixa massa, temps diferent). Què et diu cada comparació sobre com depèn la velocitat de la massa contra el temps?
5 · Amplia
- Explica, amb F = ma i pes = mg, per què una bola pesant no cau més de pressa a la Lluna, tot i que la gravetat hi estira amb més força.
- Si aquest mateix experiment es fes a la Terra deixant caure una ploma i una bola de bitlles per l'aire, la teva taula de dades es veuria igual? Per què sí o no?
La física al darrere d'aquest experiment
Quantitat de moviment
La quantitat de moviment p = mv combina la massa i la velocitat d'un objecte en una sola magnitud: tot i que les boles lleugera i pesant comparteixen la mateixa velocitat de caiguda en un instant donat, la pesant porta molta més quantitat de moviment.
Energia cinètica
KE = ½mv² creix amb el quadrat de la velocitat i directament amb la massa: dues boles que toquen el terra a la mateixa velocitat porten quantitats d'energia cinètica molt diferents si les masses difereixen.
Mecànica
- Tir parabòlic i energia cinètica
- Bola en una rampa: energia en un pla inclinat sense fricció
- Bloc en una rampa amb fricció: trobar el llindar de fricció estàtica
- Velocitat límit: caure amb arrossegament
- Laboratori de forces: segona llei de Newton
- Forces oposades: segona llei de Newton i quantitat de moviment
- Bola que rebota: pèrdua d'energia a l'impacte
- Col·lisions elàstiques i conservació de la quantitat de moviment
- Col·lisió inelàstica i conservació de la quantitat de moviment
- Pèndol de Newton: transferència de quantitat de moviment i energia
- Pèndol simple
- Massa en un moll: moviment harmònic simple
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles