Slobodni pad: mijenja li masa koliko brzo stvari padaju?
1 · Predviđanje
Ispusti laku, srednju i tešku lopticu s iste visine u isto vrijeme. Koja prva udari o tlo?
- Teža loptica pada brže i prva slijeće.
- Sve tri padaju istom stopom i slijeću zajedno.
- Lakša loptica pada brže i prva slijeće.
2 · Postava
- Otvori postav Slobodni pad. Trebali bi vidjeti tri loptice različitih veličina poredane na istoj visini.
- Pričvrsti sondu visine na srednju lopticu i potvrdi da sve tri loptice počinju na istoj y-poziciji.
- Pokreni simulaciju i koristi štopericu/brojač slika za mjerenje pada svake loptice.
3 · Prikupljanje podataka
| Masa (kg) | Proteklo vrijeme (s) | Brzina pada (m/s) | Količina gibanja (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
Nacrtaj brzinu pada (y-os) naspram proteklog vremena (x-os) za sve tri loptice na istom grafu.
4 · Analiza
- Usporedi brzine pada lake, srednje i teške loptice u istom trenutku. Što primjećuješ?
- Koristeći svoje podatke, izračunaj ubrzanje (Δbrzina / Δvrijeme) za svaku lopticu. Kako se uspoređuje s g = 9.8 m/s²?
5 · Proširenje
- Pero i kugla za kuglanje ispušteni u pravom zraku NE slijeću zajedno. Koja sila, koja nedostaje u ovoj idealiziranoj simulaciji, uzrokuje tu razliku?
- Astronauti na Mjesecu ispustili su čekić i pero i sletjeli su zajedno. Objasni zašto je Mjesec bolje mjesto od Zemlje za ovu demonstraciju sa stvarnim objektima.
Fizika iza ovog pokusa
Količina gibanja
Iako sve tri loptice dijele istu brzinu pada u danom trenutku, njihove količine gibanja se razlikuju jer se količina gibanja skalira s masom — zato bi teška loptica učinila više štete pri udaru iako ne pada brže.
Mehanika
- Gibanje projektila i kinetička energija
- Loptica na kosini: energija na kosini bez trenja
- Blok na kosini s trenjem: traženje praga trenja mirovanja
- Granična brzina: pad kroz otpor zraka
- Laboratorij sila: drugi Newtonov zakon
- Suprotstavljene sile: drugi Newtonov zakon i količina gibanja
- Odbijajuća loptica: gubitak energije pri udaru
- Elastični sudari i očuvanje količine gibanja
- Neelastični sudar i očuvanje količine gibanja
- Newtonovo njihalo: prijenos količine gibanja i energije
- Jednostavno njihalo
- Masa na opruzi: jednostavno harmoničko gibanje