Mechanik
Newtonsches Pendel
Beobachte, wie der Impuls durch die Reihe zur äußeren Kugel wandert.
Newtonsches Pendel — interaktive Mechanik-Simulation. Beobachte, wie der Impuls durch die Reihe zur äußeren Kugel wandert. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Newton-Pendel
Eine Reihe gleicher Kugeln überträgt Impuls durch nahezu elastische Stöße — die entfernte Kugel schwingt aus, während die anderen sich kaum bewegen.
Wenn die Endkugel auf die Reihe trifft, wandert der Impuls durch die Kette der Kontakte. Im Idealfall verlässt die letzte Kugel mit dem größten Teil des Impulses, während die inneren Kugeln nahezu ruhig bleiben.
- Impuls entlang der Reihe erhalten
- Nahezu elastische Kontakte
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Wenn Sie den ersten Ball auf eine Abwurfhöhe h zurückziehen und ihn in die Reihe schwingen lassen, was bestimmt dann, wie schnell der letzte Ball herausfliegt?
Vorhersagen zum Abwägen
- Der entfernte Ball verlässt den Ball mit etwa der gleichen Geschwindigkeit, die der erste Ball beim Aufprall hatte.
- Der entfernte Ball geht langsamer weg, da die mittleren Bälle einen Teil der Bewegung absorbieren.
- Der entfernte Ball verlässt den Ball schneller als die Aufprallgeschwindigkeit des ersten Balls.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Kugelmasse (kg)
- Freigabehöhe (m)
Was Sie messen:
- PE freigeben (J)
- Ausgangsgeschwindigkeit des entfernten Balls (m/s)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset „Newton's Cradle“ in der Sandbox.
- Ziehen Sie den Ball ganz links nach außen und oben, um eine Auslösehöhe festzulegen, und lesen Sie dann ab, wie hoch er über seinem Ruhepunkt sitzt.
- Lassen Sie den Ball los und lassen Sie ihn in die Reihe der sich berührenden Bälle hinunterschwingen. Beobachten Sie, welche Bälle auf der anderen Seite herausfliegen und wie hoch sie schwingen.
Maßgebende Gleichung
Gravitative potenzielle Energie — PE = m·g·h
Der zurückgezogene Ball speichert Energie in Höhe seines Gewichts multipliziert mit der Höhe, die Sie ihn über seinen Ruhepunkt angehoben haben – das ist es, was die gesamte Kettenreaktion antreibt, sobald er losgelassen wird.
Kinetische Energie — KE = ½·m·v²
Wenn der losgelassene Ball nach unten schwingt, wandelt sich sein gespeichertes PE in KE um; Unten ist zu sehen, dass dieser KE durch die Kollisionskette fast vollständig an den entfernten Ball weitergegeben wird.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für jede Reihe den Release PE (mgh) und den Impact KE, den der erste Ball haben sollte, kurz bevor er das Ende seines Schwungs erreicht (½mv², unter Verwendung Ihrer gemessenen FarSpeed für v). Wie vergleichen sich die beiden Energien?
- Erklären Sie anhand der Erhaltung von Impuls und kinetischer Energie für eine Kette gleicher Massen, warum der entfernte Ball mit (ungefähr) der Aufprallgeschwindigkeit des ersten Balls abfliegt, während sich die Bälle dazwischen kaum bewegen.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Warum bewegen sich die mittleren Kugeln kaum, obwohl der Stoßimpuls durch jede einzelne von ihnen geht?
- Schwingt der entfernte Ball im Sandkasten jemals genau so hoch wie Ihre Abwurfhöhe? Was sagt Ihnen die Lücke (falls vorhanden) darüber, wie elastisch die Kollisionen wirklich sind?
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Willkommen bei der Newtonschen Wiege
- Abspielen drücken
- Erste Kugel auswählen
- Impuls entlang der Reihe
- Daten öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.