Forces oposades: segona llei de Newton i quantitat de moviment
1 · Prediu
Un bloc que es mou a la dreta és estirat per una força constant en sentit oposat. Què passa amb el seu moviment amb el temps?
- Alenteix i s'atura de manera permanent
- Alenteix, s'atura, i després s'accelera movent-se en sentit oposat
- Alenteix un moment, i després continua a una velocitat reduïda constant
2 · Configura
- Obre la simulació de forces oposades i prem Restableix.
- Activa la sonda de velocitat al bloc.
- Per a cada prova, defineix la velocitat inicial del bloc, prem Reprodueix, pausa a t = 4 s amb la línia de temps i enregistra la lectura de velocitat.
3 · Recull dades
| Massa m (kg) | Velocitat inicial v₀ (m/s) | Força oposada F (N) | Quantitat de moviment inicial p = mv (kg·m/s) | Velocitat a t = 4 s (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 8.00 | 2.00 |
Representa la velocitat a t = 4 s (eix y) contra la velocitat inicial v₀ (eix x).
4 · Analitza
- Mostra els teus càlculs de la quantitat de moviment inicial p = mv per a una prova.
- Amb a = F/m, prediu la velocitat del bloc a t = 4 s per a cada prova i compara-la amb la teva taula. El bloc encara es mou en la direcció original, està un instant en repòs o es mou cap enrere?
5 · Amplia
- Si la massa del bloc es doblés mentre la força oposada es queda igual, trigaria més o menys a aturar-se? Explica-ho amb F = ma.
- Els blocs reals que llisquen per una superfície real també noten fricció. La fricció faria aturar el bloc abans o després del que prediu aquesta simulació idealitzada?
La física al darrere d'aquest experiment
Quantitat de moviment
La massa del bloc i la velocitat inicial en fixen la quantitat de moviment abans que actuï la força oposada.
Segona llei de Newton
La força oposada constant dividida entre la massa dóna la desacceleració constant del bloc, que és el que l'alenteix, l'atura i finalment l'inverteix.
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
- 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
- Moviment circular uniforme i força centripeta
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles