Μηχανική

Πτώση στη Σελήνη

Δες τα πάντα να πέφτουν σε αργή κίνηση κάτω από την ασθενέστερη βαρύτητα της Σελήνης.

Πτώση στη Σελήνη — διαδραστική προσομοίωση Μηχανική. Δες τα πάντα να πέφτουν σε αργή κίνηση κάτω από την ασθενέστερη βαρύτητα της Σελήνης. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Βαρύτητα στη Σελήνη

Η βαρυτική επιτάχυνση εξαρτάται από τον πλανήτη. Στη Σελήνη, το g είναι περίπου 1.6 m/s² — πολύ μικρότερο από της Γης.

Τα ίδια αντικείμενα αργούν περισσότερο να πέσουν και φτάνουν στο έδαφος πιο απαλά κάτω από σεληνιακή βαρύτητα. Η σύγκριση των προεπιλογών Γης και Σελήνης αναδεικνύει ότι το g είναι ιδιότητα του βαρυτικού περιβάλλοντος, όχι του αντικειμένου.

• g_Earth ≈ 9.8 m/s²
• g_Moon ≈ 1.6 m/s²

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

Στη Σελήνη, μια μπάλα 1 kg και μια μπάλα 6 kg αφήνονται μαζί από το ίδιο ύψος, σε κενό χωρίς αντίσταση αέρα. Ποια επιταχύνει ταχύτερα καθώς πέφτει;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Η βαρύτερη (6 kg) μπάλα επιταχύνει ταχύτερα
• Και οι δύο μπάλες επιταχύνουν με ακριβώς τον ίδιο ρυθμό
• Η ελαφρύτερη (1 kg) μπάλα επιταχύνει ταχύτερα

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Μάζα (m) (kg)
• Χρόνος παρόδου (t) (s)

Τι μετράς:

• Ταχύτητα (vy) (m/s)
• Ορμή (p) (kg·m/s)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή Πτώση στη Σελήνη. Σημείωσε τις δύο μπάλες: μια ελαφριά (1 kg) και μια βαριά (6 kg), αφεθείσες μαζί υπό τη σεληνιακή βαρύτητα (g = 1.6 m/s²).
2. Επίλεξε κάθε μπάλα με τη σειρά και ρύθμισε τη μάζα της στο πάνελ ιδιοτήτων ώστε να ταιριάζει με τη στήλη Μάζα του πίνακα δεδομένων παρακάτω πριν από κάθε εκτέλεση.
3. Άσε και τις δύο μπάλες, κάνε παύση στην προσομοίωση στον χρόνο που αναφέρεται στη στήλη Χρόνος, και διάβασε την καθοδική ταχύτητα της μπάλας (vy) από τον αισθητήρα.

Κυρίαρχη εξίσωση

Ορμή — p = m·v

Η ορμή p = mv συνδυάζει τη μάζα και την ταχύτητα ενός αντικειμένου σε ένα μέγεθος — παρότι οι ελαφριές και οι βαριές μπάλες μοιράζονται την ίδια ταχύτητα πτώσης σε δεδομένο χρόνο, η βαρύτερη μπάλα μεταφέρει πολύ περισσότερη ορμή.

Κινητική ενέργεια — KE = ½·m·v²

Η KE = ½mv² μεγαλώνει με το τετράγωνο της ταχύτητας και ευθέως με τη μάζα — ώστε δύο μπάλες που χτυπούν το έδαφος στην ίδια ταχύτητα μεταφέρουν πολύ διαφορετικές ποσότητες κινητικής ενέργειας αν οι μάζες τους διαφέρουν.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Χρησιμοποιώντας τα καταγεγραμμένα vy και τις τιμές μάζας, υπολόγισε την ορμή p = mv για κάθε γραμμή. Δείξε τη διαδικασία σου.
• Σύγκρινε τις γραμμές 1 και 2 (ίδιος χρόνος, διαφορετική μάζα) και τις γραμμές 2 και 3 (ίδια μάζα, διαφορετικός χρόνος). Τι σου λέει κάθε σύγκριση για το πώς η ταχύτητα εξαρτάται από τη μάζα έναντι του χρόνου;

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Εξήγησε, χρησιμοποιώντας F = ma και βάρος = mg, γιατί μια βαρύτερη μπάλα δεν πέφτει ταχύτερα στη Σελήνη — παρότι η βαρύτητα την έλκει με μεγαλύτερη δύναμη.
• Αν το ίδιο πείραμα γινόταν στη Γη ρίχνοντας φτερό και μπάλα bowling μέσα από αέρα, θα έδειχνε ο πίνακας δεδομένων σου το ίδιο; Γιατί ή γιατί όχι;

• 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 — Gravity between objects
• Middle School Physical Science — Stored (potential) energy

1. Καλώς όρισες στην Πτώση στη Σελήνη
2. Επίλεξε τη μπάλα
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Απαλή σεληνιακή πτώση
5. Άνοιξε τα δεδομένα
6. Το κατάφερες!

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