سقوط آزاد: آیا جرم، تندی افتادن را عوض میکند؟
1 · پیشبینی
توپ سبک، متوسط و سنگینی همزمان از همان ارتفاع رها میشوند. کدام اول زمین میخورد؟
- توپ سنگینتر تندتر میافتد و اول فرود میآید.
- هر سه با همان نرخ میافتند و با هم فرود میآیند.
- توپ سبکتر تندتر میافتد و اول فرود میآید.
2 · آمادهسازی
- پیشتنظیم سقوط آزاد را باز کنید. باید سه توپ با اندازههای متفاوت در همان ارتفاع ردیف شده باشند.
- کاوشگر ارتفاع را به توپ متوسط وصل کنید و مطمئن شوید هر سه توپ از همان y شروع میکنند.
- شبیهسازی را اجرا کنید و با کرنومتر/شمارندهٔ فریم زمان سقوط هر توپ را بگیرید.
3 · گردآوری داده
| جرم (kg) | زمان سپریشده (s) | تندی سقوط (m/s) | تکانه (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
تندی سقوط (محور y) را بر حسب زمان سپریشده (محور x) برای هر سه توپ روی یک نمودار رسم کنید.
4 · تحلیل
- تندیهای سقوط توپ سبک، متوسط و سنگین را در همان زمان سپریشده مقایسه کنید. چه میبینید؟
- با دادههای خود، شتاب (Δspeed / Δtime) هر توپ را حساب کنید. نتیجه با g = 9.8 m/s² چگونه مقایسه میشود؟
5 · گسترش
- پر و توپ بولینگ در هوای واقعی با هم فرود نمیآیند. کدام نیرو، که در این شبیهسازی ایدهآل نیست، این تفاوت را میسازد؟
- فضانوردان روی ماه چکش و پری رها کردند و با هم فرود آمدند. توضیح دهید چرا ماه برای دیدن این نمایش با اجسام واقعی جای بهتری از زمین است.
فیزیک پشت این آزمایش
تکانه
با آنکه هر سه توپ در زمانی معین تندی سقوط یکسان دارند، تکانههایشان فرق دارد چون تکانه با جرم مقیاس میشود — به همین دلیل توپ سنگین با وجود سقوطِ نهتندتر، هنگام برخورد خرابکاری بیشتری میکند.