Jõulabor: Newtoni teine seadus
1 · Ennusta
Sa lükkad kasti üle hõõrdumata põranda ühtlase jõuga. Kui lükkad raskemat kasti sama jõuga, kas ta kiireneb kiiremini, aeglasemalt või samas tempos kui kergem?
- Raskem kast kiireneb kiiremini
- Mõlemad kastid kiirenevad sama määraga
- Raskem kast kiireneb aeglasemalt
2 · Seadista
- Ava jõulabori eelseadistus. Üksik kast asub paigalseisus hõõrdumata põrandal ühe konstantse jõuga edasi lükatuna.
- Kinnita, et kiiruse sond on kastile kinnitatud, siis kontrolli kasti massi ja rakendatud jõu tugevust Omaduste paneelil.
- Sea allpool iga rea jaoks kasti mass ja jõu tugevus Omaduste paneelil vastavaks, jooksuta simulatsioon täpselt 1 sekund (60 kaadrit) ja loe sondi kiirus.
3 · Kogu andmeid
| Mass (kg) | Rakendatud jõud (N) | Kiirus t = 1 s (m/s) | Impulss t = 1 s (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 2.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | ||
| 4.00 | 8.00 |
Joonista rakendatud jõud (x-telg) 1 sekundi pärast mõõdetud kiiruse (y-telg) suhtes, üks joon iga testitud massi kohta. Mida iga joone tõus tähistab?
4 · Analüüsi
- Jaga igas reas rakendatud jõud massiga. Kuidas see väärtus võrreldub 1 sekundi pärast mõõdetud kiirusega? Missuguse suuruse sa just arvutasid?
- Võrdle ridu 1 ja 3 (sama jõud, erinev mass). Kui palju muutis massi kahekordistamine tulemuskiirust pärast sama 1-sekundilist tõuget?
5 · Laienda
- See põrand on hõõrdumata. Ennusta, kuidas sinu kiirusenäidud muutuksid, kui ka väike konstantne hõõrdumisjõud kastile mõjuks. Kas rakendatud jõu massiga jagamine ikka ennustaks tulevat kiirendust?
- Ostukäru ja koormaga veokist saab mõlemat lükata mootoriga, mis toodab sama jõudu. Kasuta oma andmeid, et selgitada, miks nad ei kiirusta samas tempos.
Selle eksperimendi füüsika
Newtoni teine seadus
Kehale mõjuv resultantjõud võrdub tema mass korda kiirendus. Siin üksik konstantne jõud kiirendab kasti paigalseisust, seega fikseeritud aja pärast mõõdetud kiirus paljastab selle jõu tekitatud kiirenduse.
Impulss
Impulss on mass korda kiirus. Iga katse algab paigalseisust, seega impulss 1-sekundilisel märgil näitab, kui palju liikumist sama tõuge erineva massiga kastidesse üles ehitab.
Mehhaanika
- Heitkeha liikumine ja kineetiline energia
- Pall kaldpinnal: energia hõõrdumata nõlval
- Plokk hõõrdumise kaldpinnal: statsionaarse hõõrdumise läve leidmine
- Lõppkiirus: langemine takistusega
- Vastasse jõud: Newtoni teine seadus ja impulss
- Põrkav pall: energiakad põrkel
- Elastsed kokkupõrked ja impulsi jäävus
- Mitteelastne kokkupõrge ja impulsi jäävus
- Newtoni hark: impulsi ja energia ülekanne
- Lihtpendel
- Raskus vedrul: lihtharmooniline võnkumine
- Ühtlane ringliikumine ja tsentripetaaljõud