Newtons vugge: Impuls- og energioverførsel

1 · Forudsig

Hvis du trækker den første kugle tilbage til en slippeshøjde h og lader den svinge ind i rækken, hvad bestemmer så, hvor hurtigt den sidste kugle flyver ud?

• Den yderste kugle forlader rækken med omtrent samme fart, som den første kugle havde ved nedslaget.
• Den yderste kugle forlader rækken langsommere, da mellemkuglerne absorberer en del af bevægelsen.
• Den yderste kugle forlader rækken hurtigere end den første kugles nedslagsfart.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen Newtons vugge i sandkassen.
2. Træk den yderste kugle til venstre udad og op for at indstille en slippeshøjde, og aflæs derefter, hvor højt den ligger over sit hvilepunkt.
3. Slip kuglen, og lad den svinge ned i rækken af kugler, der rører hinanden. Se, hvilke kugler der flyver ud på den anden side, og hvor højt de svinger.

3 · Saml data

Afbild den yderste kugles udgangsfart (y-aksen) mod slippeshøjden (x-aksen) for dine tre forsøg. Er sammenhængen en ret linje?

4 · Analysér

1. Beregn for hver række slippes-PE (mgh) og den nedslags-KE, den første kugle bør have, lige før den når bunden af sit sving (½mv², med din målte farSpeed som v). Hvordan forholder de to energier sig til hinanden?
2. Brug bevarelse af impuls og kinetisk energi for en kæde af ens masser til at forklare, hvorfor den yderste kugle forlader rækken med (næsten) den første kugles nedslagsfart, mens kuglerne imellem næsten ikke bevæger sig.

5 · Udvid

1. Hvorfor bevæger mellemkuglerne sig næsten ikke, selvom kraftimpulsen fra stødet går gennem hver eneste af dem?
2. I sandkassen: svinger den yderste kugle nogensinde præcis lige så højt som din slippeshøjde? Hvad fortæller hullet (hvis der er et) dig om, hvor elastiske stødene i virkeligheden er?

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark