Αντίθετες δυνάμεις: Δεύτερος νόμος Νεύτωνα και ορμή
1 · Πρόβλεψε
Ένα σώμα που κινείται προς τα δεξιά έλκεται από σταθερή δύναμη στην αντίθετη κατεύθυνση. Τι συμβαίνει στην κίνησή του με τον χρόνο;
- Επιβραδύνεται και έρχεται σε μόνιμη στάση
- Επιβραδύνεται, σταματά, και μετά επιταχύνει κινούμενο στην αντίθετη κατεύθυνση
- Επιβραδύνεται σύντομα, και μετά συνεχίζει με μειωμένη σταθερή ταχύτητα
2 · Διάταξη
- Άνοιξε την προσομοίωση αντίθετων δυνάμεων και πάτησε Επαναφορά.
- Ενεργοποίησε τον αισθητήρα ταχύτητας στο σώμα.
- Για κάθε δοκιμή, ρύθμισε την αρχική ταχύτητα του σώματος, πάτησε Αναπαραγωγή, κάνε παύση στο t = 4 s με τη χρονογραμμή, και κατέγραψε την ένδειξη ταχύτητας.
3 · Συλλογή Δεδομένων
| Μάζα m (kg) | Αρχική ταχύτητα v₀ (m/s) | Αντίθετη δύναμη F (N) | Αρχική ορμή p = mv (kg·m/s) | Ταχύτητα στο t = 4 s (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 8.00 | 2.00 |
Χάραξε την ταχύτητα στο t = 4 s (άξονας y) έναντι της αρχικής ταχύτητας v₀ (άξονας x).
4 · Ανάλυση
- Δείξε τη διαδικασία σου υπολογίζοντας την αρχική ορμή p = mv για μία δοκιμή.
- Χρησιμοποιώντας a = F/m, πρόβλεψε την ταχύτητα του σώματος στο t = 4 s για κάθε δοκιμή και σύγκρινέ την με τον πίνακά σου. Κινείται ακόμη το σώμα στην αρχική του διεύθυνση, βρίσκεται στιγμιαία σε ηρεμία, ή κινείται προς τα πίσω;
5 · Επέκταση
- Αν η μάζα του σώματος διπλασιαζόταν ενώ η αντίθετη δύναμη έμενε ίδια, θα χρειαζόταν περισσότερο ή λιγότερο χρόνο για να σταματήσει; Εξήγησε χρησιμοποιώντας F = ma.
- Πραγματικά σώματα που ολισθαίνουν σε πραγματική επιφάνεια νιώθουν επίσης τριβή. Θα έκανε η τριβή το σώμα να σταματήσει νωρίτερα ή αργότερα από ό,τι προβλέπει αυτή η ιδανικοποιημένη προσομοίωση;
Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα
Ορμή
Η μάζα και η αρχική ταχύτητα του σώματος ορίζουν την ορμή του πριν δράσει η αντίθετη δύναμη.
Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
Η σταθερή αντίθετη δύναμη διαιρεμένη με τη μάζα δίνει τη σταθερή επιβράδυνση του σώματος, που είναι αυτό που το επιβραδύνει, το σταματά και τελικά το αντιστρέφει.
Μηχανική
- Κίνηση βλήματος & κινητική ενέργεια
- Μπάλα σε ράμπα: Ενέργεια σε κεκλιμένο επίπεδο χωρίς τριβή
- Σώμα σε ράμπα τριβής: Εύρεση κατωφλίου στατικής τριβής
- Οριακή ταχύτητα: Πτώση μέσα σε αντίσταση
- Εργαστήριο δυνάμεων: Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
- Μπάλα που αναπηδά: Απώλεια ενέργειας στην πρόσκρουση
- Ελαστικές κρούσεις και διατήρηση ορμής
- Ανελαστική κρούση και διατήρηση ορμής
- Κούνια του Νεύτωνα: Μεταφορά ορμής και ενέργειας
- Απλό εκκρεμές
- Μάζα σε ελατήριο: Απλή αρμονική κίνηση
- Ομαλή κυκλική κίνηση και κεντρομόλος δύναμη