Frit fald: Ændrer massen, hvor hurtigt ting falder?
1 · Forudsig
Slip en let, en mellemstor og en tung kugle fra samme højde på samme tid. Hvem af dem rammer jorden først?
- Den tungere kugle falder hurtigere og lander først.
- Alle tre falder lige hurtigt og lander samtidig.
- Den lettere kugle falder hurtigere og lander først.
2 · Opsætning
- Åbn forudstillingen Frit fald. Du bør se tre kugler i forskellige størrelser opstillet på samme højde.
- Sæt højdemåleren på mellemkuglen, og kontrollér, at alle tre kugler starter i samme y-position.
- Kør simulationen, og brug stopuret/billedtælleren til at tage tiden på hver kugles fald.
3 · Saml data
| Masse (kg) | Forløbet tid (s) | Faldfart (m/s) | Impuls (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
Afbild faldfart (y-aksen) mod forløbet tid (x-aksen) for alle tre kugler i samme graf.
4 · Analysér
- Sammenlign faldfarten for den lette, den mellemste og den tunge kugle ved samme forløbne tid. Hvad lægger du mærke til?
- Brug dine data til at beregne accelerationen (Δfart / Δtid) for hver kugle. Hvordan sammenligner den sig med g = 9.8 m/s²?
5 · Udvid
- En fjer og en bowlingkugle, der slippes i rigtig luft, lander IKKE samtidig. Hvilken kraft, der mangler i denne idealiserede simulation, forårsager den forskel?
- Astronauter på Månen slap en hammer og en fjer, og de landede samtidig. Forklar, hvorfor Månen er et bedre sted end Jorden til at se denne demonstration med rigtige genstande.
Fysikken bag dette eksperiment
Impuls
Selvom alle tre kugler har samme faldfart på et givet tidspunkt, er deres impulser forskellige, fordi impuls skalerer med massen — derfor ville den tunge kugle gøre mere skade ved nedslaget, selvom den ikke falder hurtigere.
Mekanik
- Projektilbevægelse og kinetisk energi
- Kugle på rampe: Energi på et friktionsfrit skråt plan
- Klode på friktionsrampe: Find tærsklen for statisk friktion
- Sluthastighed: Fald med luftmodstand
- Kraftlaboratoriet: Newtons anden lov
- Modsatrettede kræfter: Newtons anden lov & impuls
- Hoppende kugle: Energitab ved nedslag
- Elastiske stød & impulsbevarelse
- Uelastisk stød & impulsbevarelse
- Newtons vugge: Impuls- og energioverførsel
- Simpelt pendul
- Masse på fjeder: Harmonisk svingning