نیروهای مقابل: قانون دوم نیوتن و تکانه

1 · پیش‌بینی

بلوکی به راست می‌رود و نیروی ثابتی در جهت مخالف می‌کشدش. با گذشت زمان با حرکتش چه می‌شود؟

2 · آماده‌سازی

  1. شبیه‌سازی نیروهای مقابل را باز کنید و Reset بزنید.
  2. کاوشگر تندی را روی بلوک فعال کنید.
  3. برای هر آزمایش، تندی اولیهٔ بلوک را تنظیم کنید، Play را بفشارید، با خط زمان در t = 4 s مکث کنید و قرائت تندی را ثبت کنید.

3 · گردآوری داده

جرم m (kg)تندی اولیه v₀ (m/s)نیروی مخالف F (N)تکانه اولیه p = mv (kg·m/s)تندی در t = 4 s (m/s)
1.004.002.00
1.006.002.00
1.008.002.00

تندی در t = 4 s (محور y) را برحسب تندی اولیه v₀ (محور x) رسم کنید.

4 · تحلیل

  1. برای یک آزمایش، مراحل محاسبهٔ تکانه اولیه p = mv را نشان دهید.
  2. با استفاده از a = F/m، سرعت بلوک را در t = 4 s برای هر آزمایش پیش‌بینی کنید و آن را با جدولتان مقایسه کنید. آیا بلوک هنوز در جهت اصلی خود حرکت می‌کند، لحظه‌ای ساکن است، یا به عقب برمی‌گردد؟

5 · گسترش

  1. اگر جرم بلوک دو برابر شود ولی نیروی مخالف همان بماند، توقف آن بیشتر طول می‌کشد یا کمتر؟ با F = ma توضیح دهید.
  2. بلوک‌های واقعی روی سطح واقعی، اصطکاک هم حس می‌کنند. اصطکاک، توقف بلوک را زودتر یا دیرتر از پیش‌بینی این شبیه‌سازی ایده‌آل می‌آورد؟

فیزیک پشت این آزمایش

تکانه

جرم و تندی اولیهٔ بلوک، تکانه‌اش را پیش از اثر نیروی مقابل تعیین می‌کند.

قانون دوم نیوتن

نیروی مقابلِ ثابت تقسیم بر جرم، کندشتاب ثابت بلوک را می‌دهد که آن را کند می‌کند، می‌ایستاند و سرانجام وارونه می‌کند.

← بازگشت به آزمایش