फोर्स लैब: न्यूटन का दूसरा नियम
1 · भविष्यवाणी
आप एक बॉक्स को स्थिर बल के साथ घर्षण रहित फर्श पर धकेलते हैं। यदि आप किसी भारी डिब्बे को उसी बल से धकेलते हैं, तो क्या इसकी गति तेज़, धीमी या हल्के डिब्बे के समान दर से होती है?
- भारी बॉक्स तेजी से बढ़ता है
- दोनों बक्से समान दर से गति करते हैं
- भारी बॉक्स की गति धीमी होती है
2 · सेट अप
- फोर्स लैब प्रीसेट खोलें। एक एकल बॉक्स घर्षण रहित फर्श पर आराम से बैठा है और एक निरंतर बल इसे आगे की ओर धकेल रहा है।
- पुष्टि करें कि गति जाँच बॉक्स से जुड़ी हुई है, फिर इंस्पेक्टर पैनल में बॉक्स के द्रव्यमान और लागू बल की मात्रा की जाँच करें।
- नीचे दी गई प्रत्येक पंक्ति के लिए, बॉक्स के द्रव्यमान और इंस्पेक्टर में बल की ताकत को मिलान के लिए सेट करें, बिल्कुल 1 सेकंड (60 फ्रेम) के लिए सिमुलेशन चलाएं, और जाँच की गति पढ़ें।
3 · डेटा एकत्रित करें
| द्रव्यमान (kg) | लागू बल (N) | t = 1 s पर गति (m/s) | t = 1 s पर संवेग (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 2.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | ||
| 4.00 | 8.00 |
1 सेकंड (y-अक्ष) के बाद आपके द्वारा मापी गई गति के विरुद्ध लागू बल (x-अक्ष) को प्लॉट करें, प्रति द्रव्यमान एक पंक्ति का परीक्षण किया गया। प्रत्येक पंक्ति का ढलान क्या दर्शाता है?
4 · विश्लेषण करें
- प्रत्येक पंक्ति के लिए, लगाए गए बल को द्रव्यमान से विभाजित करें। वह मान 1 सेकंड के बाद आपके द्वारा मापी गई गति से कैसे तुलना करता है? आपने अभी किस मात्रा की गणना की है?
- पंक्तियों 1 और 3 (समान बल, भिन्न द्रव्यमान) की तुलना करें। उसी 1 -सेकेंड पुश के बाद द्रव्यमान को दोगुना करने से परिणामी गति में कितना बदलाव आया?
5 · विस्तार
- यह फर्श घर्षण रहित है। भविष्यवाणी करें कि यदि बॉक्स पर एक छोटा स्थिर घर्षण बल भी कार्य करता है तो आपकी गति रीडिंग कैसे बदल जाएगी। क्या केवल द्रव्यमान द्वारा लागू बल को विभाजित करने से परिणामी त्वरण का अनुमान लगाया जा सकेगा?
- एक शॉपिंग कार्ट और एक लोडेड डिलीवरी ट्रक दोनों को समान बल उत्पन्न करने वाले इंजन द्वारा धक्का दिया जा सकता है। यह समझाने के लिए अपने डेटा का उपयोग करें कि वे समान दर से तेज़ क्यों नहीं होते हैं।
इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी
न्यूटन का दूसरा नियम
किसी वस्तु पर लगने वाला कुल बल उसके द्रव्यमान गुणा उसके त्वरण के बराबर होता है। यहाँ एक स्थिर बल बॉक्स को आराम से गति देता है, इसलिए एक निश्चित समय के बाद मापी गई गति उस त्वरण को प्रकट करती है जो बल ने उत्पन्न किया है।
गति
संवेग द्रव्यमान गुना वेग है। प्रत्येक परीक्षण आराम से शुरू होता है, इसलिए 1 -सेकंड चिह्न पर गति दर्शाती है कि एक ही धक्का विभिन्न द्रव्यमान के बक्सों में कितनी गति बनाता है।