Πτώση στη Σελήνη: Αλλάζει η μάζα την ταχύτητα ελεύθερης πτώσης;

1 · Πρόβλεψε

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;

2 · Διάταξη

  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.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Μάζα (m) (kg)Χρόνος παρόδου (t) (s)Ταχύτητα (vy) (m/s)Ορμή (p) (kg·m/s)
1.001.00
6.001.00
6.002.00

Χαράξε το vy (άξονας y) έναντι της μάζας (άξονας x) χρησιμοποιώντας τις γραμμές 1 και 2. Μετά χαράξε το vy έναντι του χρόνου χρησιμοποιώντας τις γραμμές 2 και 3. Τι σχήμα έχει κάθε γράφημα, και τι σου λέει για την ελεύθερη πτώση στη Σελήνη;

4 · Ανάλυση

  1. Χρησιμοποιώντας τα καταγεγραμμένα vy και τις τιμές μάζας, υπολόγισε την ορμή p = mv για κάθε γραμμή. Δείξε τη διαδικασία σου.
  2. 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;

5 · Επέκταση

  1. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας F = ma και βάρος = mg, γιατί μια βαρύτερη μπάλα δεν πέφτει ταχύτερα στη Σελήνη — παρότι η βαρύτητα την έλκει με μεγαλύτερη δύναμη.
  2. 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;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

Ορμή

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

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.

← Πίσω στο πείραμα

Μηχανική

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής