Mekaniikka
Newtonin keilu
Katso liikemäärän kulkevan rivin läpi pisimpään palloon.
Newtonin keilu – interaktiivinen Mekaniikka-simulaatio. Katso liikemäärän kulkevan rivin läpi pisimpään palloon. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Newtonin keilu
Rivi yhtä suuria palloja siirtää liikemäärän lähes kimmoisten törmäysten kautta – kauimmainen pallo heilahtaa ulos, kun muut liikkuvat tuskin lainkaan.
Kun reunapallo osuu riviin, liikemäärä kulkee kontaktiketjun läpi. Ideaalitapauksessa viimeinen pallo lähtee suurimmalla osalla liikemäärästä, kun taas sisimmät pallot pysyvät lähes paikallaan.
- Liikemäärä säilyy rivin suunnassa
- Lähes kimmoiset kontaktit
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Jos vedät ensimmäistä palloa taakse vapautuskorkeudelle h ja annat sen heilautua riviin, mikä määrää, kuinka nopeasti viimeinen pallo lentää ulos?
Punniteltavat ennusteet
- Kauimmainen pallo lähtee noin samalla nopeudella, jonka ensimmäinen pallo oli törmäyshetkellä.
- Kauimmainen pallo lähtee hitaammin, koska keskimmäiset pallot imevät osan liikkeestä.
- Kauimmainen pallo lähtee nopeammin kuin ensimmäisen pallon törmäysnopeus.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Pallon massa (kg)
- Vapautuskorkeus (m)
Mitä mittaat:
- Vapautuksen PE (J)
- Kauimmaisen pallon lähtönopeus (m/s)
Miten tutkimus etenee
- Avaa Newtonin keilu -esiasetuksen hiekkalaatikossa.
- Raahaa vasemmanpuoleisin pallo ulospäin ja ylös asettaaksesi vapautuskorkeuden, ja lue sitten, kuinka korkealla se on lepokohtansa yläpuolella.
- Päästä pallo irti ja anna sen heilahtua alas koskettavien pallojen riviin. Katsele, mitkä pallot lentävät ulos kauimmaiselta puolelta ja kuinka korkealle ne heilahtavat.
Hallitseva yhtälö
Gravitaatiopotentiaalienergia — PE = m·g·h
Taakse vedetty pallo varastoi energian, joka on yhtä suuri kuin sen paino kertaa kuinka korkealle nostit sen lepokohtansa yläpuolelle – tämä käynnistää koko ketjureaktion vapauttamisen jälkeen.
Liike-energia — KE = ½·m·v²
Kun vapautettu pallo heilahtaa alas, sen varastoitu PE muuttuu KE:ksi; alhaalla juuri se KE siirtyy lähes kokonaan kauimmaiselle pallolle törmäysketjun kautta.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Jokaiselle riville laske vapautuksen PE (mgh) ja törmäyksen KE, jonka ensimmäisen pallon pitäisi olla juuri ennen kuin se saavuttaa heilahduksensa alimman kohdan (½mv², käyttäen mittaamaasi farSpeed-arvoa v:lle). Miten nämä kaksi energiaa vertautuvat?
- Käyttäen liikemäärän ja liike-energian säilymistä yhtä suurten massojen ketjussa selitä, miksi kauimmainen pallo lähtee (likimain) ensimmäisen pallon törmäysnopeudella, kun taas välissä olevat pallot liikkuvat tuskin lainkaan.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Miksi keskimmäiset pallot liikkuvat tuskin lainkaan, vaikka törmäyksen impulssi kulkee jokaisen niistä läpi?
- Hiekkalaatikossa heilahtaako kauimmainen pallo koskaan täsmälleen yhtä korkealle kuin vapautuskorkeutesi? Mitä aukko (jos sellainen on) kertoo siitä, kuinka kimmoisia törmäykset oikeasti ovat?
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Tervetuloa Newtonin keiluun
- Paina Toista
- Valitse ensimmäinen pallo
- Liikemäärä rivin läpi
- Avaa data
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →