Μηχανική

Ελεύθερη πτώση

Δες κάθε μάζα να πέφτει με τον ίδιο ρυθμό κάτω από τη βαρύτητα.

Ελεύθερη πτώση — διαδραστική προσομοίωση Μηχανική. Δες κάθε μάζα να πέφτει με τον ίδιο ρυθμό κάτω από τη βαρύτητα. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Ελεύθερη πτώση

Σε ομοιόμορφη βαρύτητα χωρίς αντίσταση αέρα, όλα τα αντικείμενα πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση g ανεξαρτήτως μάζας.

Η διαίσθηση του Γαλιλαίου: η μάζα απλοποιείται στο F = ma όταν η μόνη δύναμη είναι το βάρος. Ελαφριά και βαριά αντικείμενα αφεμένα μαζί φτάνουν στο έδαφος μαζί σε αυτή την ιδανικοποιημένη σκηνή.

• y = y₀ + v₀t + ½gt²
• a = g (ίδιο για όλες τις μάζες)

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Ρίξε μια ελαφριά, μια μεσαία και μια βαριά μπάλα από το ίδιο ύψος την ίδια στιγμή. Ποια χτυπά πρώτα το έδαφος;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Η βαρύτερη μπάλα πέφτει ταχύτερα και προσγειώνεται πρώτη.
• Και οι τρεις πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό και προσγειώνονται μαζί.
• Η ελαφρύτερη μπάλα πέφτει ταχύτερα και προσγειώνεται πρώτη.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Μάζα (kg)
• Χρόνος παρόδου (s)

Τι μετράς:

• Ταχύτητα πτώσης (m/s)
• Ορμή (kg·m/s)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή Ελεύθερη πτώση. Θα πρέπει να δεις τρεις μπάλες διαφορετικών μεγεθών σε σειρά στο ίδιο ύψος.
2. Σύνδεσε τον αισθητήρα ύψους στη μεσαία μπάλα και επιβεβαίωσε ότι και οι τρεις μπάλες ξεκινούν στην ίδια θέση y.
3. Τρέξε την προσομοίωση και χρησιμοποίησε το χρονόμετρο/μετρητή καρέ για να χρονόμετρήσεις την πτώση κάθε μπάλας.

Κυρίαρχη εξίσωση

Ορμή — p = m·v

Παρότι και οι τρεις μπάλες μοιράζονται την ίδια ταχύτητα πτώσης σε δεδομένο χρόνο, οι ορμές τους διαφέρουν επειδή η ορμή κλιμακώνεται με τη μάζα — γι' αυτό η βαριά μπάλα θα προκαλούσε περισσότερη ζημιά στην πρόσκρουση παρά δεν πέφτει ταχύτερα.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Σύγκρινε τις ταχύτητες πτώσης της ελαφριάς, της μεσαίας και της βαριάς μπάλας στον ίδιο χρόνο. Τι παρατηρείς;
• Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα σου, υπολόγισε την επιτάχυνση (Δταχύτητα / Δχρόνος) για κάθε μπάλα. Πώς συγκρίνεται με g = 9.8 m/s²;

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Ένα φτερό και μια μπάλα bowling ριγμένα σε πραγματικό αέρα ΔΕΝ προσγειώνονται μαζί. Ποια δύναμη, που λείπει από αυτή την ιδανικοποιημένη προσομοίωση, προκαλεί αυτή τη διαφορά;
• Αστροναύτες στη Σελήνη έριξαν σφυρί και φτερό και προσγειώθηκαν μαζί. Εξήγησε γιατί η Σελήνη είναι καλύτερο μέρος από τη Γη για να δεις αυτή την επίδειξη με πραγματικά αντικείμενα.

• AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
• IB Physics — A.1 Kinematics
• General High School Physics — Motion & kinematics
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
• Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
• Middle School Physical Science — Energy in, energy out

1. Ποια προσγειώνεται πρώτα;
2. Δοκίμασε τη μάζα
3. Κατέγραψε την πτώση
4. Διάβασε το γράφημα
5. Εξήγησε τα τεκμήριά σου

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Ελεύθερη πτώση και κίνηση βλήματος