Laboratoř sil: druhý Newtonův zákon
1 · Predikuj
Tlačíš krabici po podlaze bez tření stálou silou. Když toutéž silou tlačíš těžší krabici, zrychluje rychleji, pomaleji, nebo stejně jako lehčí?
- Těžší krabice zrychluje rychleji
- Obě krabice zrychlují stejně
- Těžší krabice zrychluje pomaleji
2 · Sestavení
- Otevři předvolbu Laboratoř sil. Jedna krabice leží v klidu na podlaze bez tření s jednou stálou silou tlačící dopředu.
- Ověř, že sonda rychlosti je připojena ke krabici, pak zkontroluj hmotnost krabice a velikost působící síly v panelu Vlastnosti.
- Pro každý řádek níže nastav v panelu Vlastnosti hmotnost krabice a velikost síly, spusť simulaci přesně 1 sekundu (60 snímků) a přečti rychlost ze sondy.
3 · Sbírej data
| Hmotnost (kg) | Působící síla (N) | Rychlost při t = 1 s (m/s) | Hybnost při t = 1 s (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 2.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | ||
| 4.00 | 8.00 |
Vynes působící sílu (osa x) proti rychlosti naměřené po 1 sekundě (osa y), jednu čáru pro každou testovanou hmotnost. Co představuje směrnice každé čáry?
4 · Analyzuj
- Pro každý řádek vyděl působící sílu hmotností. Jak se tato hodnota srovnává s rychlostí naměřenou po 1 sekundě? Jakou veličinu jsi právě spočítal?
- Porovnej řádky 1 a 3 (stejná síla, různá hmotnost). O kolik změnilo zdvojnásobení hmotnosti výslednou rychlost po stejném 1sekundovém tlačení?
5 · Rozšiř
- Tato podlaha je bez tření. Predikuj, jak by se tvé odečty rychlosti změnily, kdyby na krabici působila i malá stálá třecí síla. Předpovídalo by samo dělení působící síly hmotností výsledné zrychlení?
- Nákupní vozík i naložený dodávkový automobil může tlačit motor vyvíjející stejnou sílu. Použij svá data a vysvětli, proč nezrychlují stejně.
Fyzika za tímto experimentem
Druhý Newtonův zákon
Výsledná síla na objekt se rovná jeho hmotnosti krát zrychlení. Tady jediná stálá síla zrychluje krabici z klidu, takže rychlost změřená po pevném čase odhalí zrychlení, které tato síla vyprodukovala.
Hybnost
Hybnost je hmotnost krát rychlost. Každý pokus začíná z klidu, takže hybnost v 1sekundové značce ukazuje, kolik pohybu tentýž dotek nahromadí v krabicích různé hmotnosti.
Mechanika
- Šikmý vrh a kinetická energie
- Míček na rampě: energie na nakloněné rovině bez tření
- Blok na třecí rampě: hledání prahu statického tření
- Mezní rychlost: pád skrz odpor
- Protichůdné síly: druhý Newtonův zákon a hybnost
- Skákající míček: ztráta energie při dopadu
- Pružné srážky a zachování hybnosti
- Nepružná srážka a zachování hybnosti
- Newtonova kolébka: přenos hybnosti a energie
- Kyvadlo
- Závaží na pružině: harmonický pohyb
- Rovnoměrný pohyb po kružnici a dostředivá síla